固定到轮胎的RFID标签的制作方法

固定到轮胎的rfid标签
技术领域
1.本发明涉及固定到橡胶基物品（例如，硫化轮胎、生胎等）的rfid标签，且更特别地，涉及附接到轮胎的内表面（例如，内衬、帘布层等）的rfid标签。


背景技术：

2.可通常在制造期间及此后出于库存控制目的来监控制造物品。一种常规做法可以是将rfid标签标牌施加到物品，该rfid标签标牌包含标识符和/或与制造物品相关联的其他信息。
3.关于轮胎制造（本发明可特别应用于该轮胎制造），识别轮胎和其他橡胶基物品可能是成问题的，特别是如果识别将在制造之前和/或在生产完成之前发生。轮胎和一系列广泛的其他橡胶基物品可经受一个或多个硫化过程，在所述硫化过程中，轮胎和/或轮胎部件可熔合、模制和/或固化在一起。硫化通常通过在橡胶基质内形成广泛的分子交联网络来对未固化的橡胶基组合物进行改性，由此显著增加橡胶基物品的强度和耐久性。尽管已知具有各种不同固化方法的众多硫化技术，但所有或几乎所有的硫化技术都可包括将高压和高温施加到“生的”（例如，未固化的、非硫化的、非交联的等）橡胶基物品。
4.鉴于这些过程条件，已开发了粘合剂基rfid标签，其可施加到生的橡胶基物品（诸如，轮胎），并且可容忍与硫化相关联的相对高的温度和压力。虽然在许多方面通常是令人满意的，但粘性rfid标签可能无法持久到物品的使用寿命，并且可由于在生产期间以及在生产之后在物品上的各种类型的应力所致而从物品脱离。
5.rfid标签的潜在脱离可由标签刚度和在轮胎制造过程的多个阶段期间以及当将轮胎安装在轮辋上时无法处理橡胶的相对柔性引起。这种脱离可能最初在硫化过程期间在模具移动时开始，并且当轮胎温度仍然升高时在硫化之后立刻继续。
6.如果轮胎从模具中释放并移动（例如，挠曲），则rfid标签可能立即脱落，或者至少由于移动而减弱了附着力。附加地，在将轮胎安装在轮辋上的过程期间，轮胎（特别是胎圈区域）可能经受安装机器的显著机械应力。当轮胎在使用中时，各种道路和驾驶应力可引起rfid标签从轮胎脱离。
7.在轮胎行业内，rfid标签供应商可专注于开发更好的粘合剂。相反地，轮胎和橡胶产品生产商可通过在轮胎或橡胶产品的所谓“非挠曲区”中施加rfid标签来试验rfid标签的定位。虽然这些活动可在一定程度上减少脱离，但这些活动可能不是最终的解决方案。附加地，将rfid芯片添加到当前的解决方案可促成脱离，并且将当前的rfid标签定位在金属轮辋后配件（post-fitting）后面可能阻碍从有用距离读取rfid芯片的能力。因此，能够在物品生产（例如，硫化）、配送、库存和物品使用寿命期间保持附接和可操作到橡胶基物品的粘合剂基rfid标签的替代物可以是有用的。


技术实现要素：

8.根据本发明的用于附接到轮胎的rfid标签由以下层组成：第一聚酯层；与第一聚
酯层相邻的第二聚酯层，该第二聚酯层具有蚀刻天线和rfid芯片；以及与第二聚酯层相邻的第三聚酯层。第三聚酯层包围第一层和第二层的一部分并且通过热量固定到轮胎的内衬。
9.根据rfid标签的另一个方面，第二聚酯层包括径向最外的面涂层子层。
10.根据rfid标签的再另一个方面，第二聚酯层包括具有热打印条形码图像的径向内第一聚酯子层。
11.根据rfid标签的又一方面，第二聚酯层在两面上都进行电晕测试。
12.根据rfid标签的再另一个方面，第二聚酯层包括径向内第一高温粘合剂子层。
13.根据rfid标签的又一方面，第二聚酯层包括具有蚀刻天线和集成电路的径向内聚酰胺子层。
14.根据rfid标签的再另一个方面，第二聚酯层包括径向内第二高温粘合剂子层。
15.根据rfid标签的又一方面，第二聚酯层包括径向内第一附着力促进剂子层。
16.根据rfid标签的再另一个方面，第二聚酯层包括径向内第二聚酯子层。
17.根据rfid标签的又一方面，第二聚酯层包括径向内第二附着力促进剂子层。
18.根据rfid标签的再另一个方面，第二聚酯层包括径向内未固化的橡胶基的第三粘合剂子层。
19.根据本发明的轮胎包括用于附接到轮胎的rfid标签。rfid标签由以下层组成：第一聚酯层；与第一聚酯层相邻的第二聚酯层，该第二聚酯层具有蚀刻天线和rfid芯片；以及与第二聚酯层相邻的第三聚酯层，该第三聚酯层包围第一层和第二层的一部分并且通过热量固定到轮胎的内衬。
20.根据轮胎的另一个方面，第二聚酯层包括超高分子量聚乙烯（uhmwpe）。
21.定义如本文中和权利要求中所使用的：“轴向的”和“轴向地”是指平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。
[0022]“带束层结构”意指由平行帘线构成的至少两个环形层或帘布层，所述平行帘线经过编织或者非编织，位于胎面下方，非锚定到胎圈，并且具有相对于轮胎赤道面（ep）倾斜的帘线。带束层结构还可包括以相对低的角度倾斜的平行帘线构成的帘布层，用作限制层。
[0023]“缓冲层”意指由平行加强帘线构成的至少两个环形层或帘布层，所述平行加强帘线关于轮胎赤道面（ep）具有与胎体帘布层中的平行加强帘线相同的角度。缓冲层通常与斜交轮胎相关联。
[0024]“胎体”意指除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的侧壁橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈。
[0025]“外胎”意指除胎面与底胎面之外的轮胎的胎体、带束层结构、胎圈、侧壁及所有其他部件，即，整个轮胎。
[0026]“周向的”和“周向地”意指沿着与赤道面（ep）平行且与轴向方向垂直的环形轮胎表面的周长延伸的线或方向；它还可以指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在横断面中所视。
[0027]
如本文中所使用的“复合材料”意指由两个或更多个层构造。
[0028]“切割带束层帘布层”是指宽度小于胎面宽度的带束层，其在轮胎的胎冠区域中平
坦地位于胎体帘布层之上。
[0029]“胎冠”意指在轮胎胎面附近的轮胎的部分。
[0030]“动态剪切模量”意指根据astm d5992测量的剪切模量。
[0031]“弹性体”意指在变形之后能够恢复大小和形状的弹性材料。
[0032]“赤道面（ep）”意指垂直于轮胎的旋转轴线并穿过其胎面中心的平面；或者包含胎面周向中心线的平面。
[0033]“迟滞”意指动态损耗角正切（例如，最大损耗角正切（max tan delta））。材料的动态特性是根据astm d5992在mts 831弹性体测试系统上测量的。记录硫化材料样本（厚度为4 mm且截面为400 mm2的圆柱形测试件）在10 hz的频率和80
°
c的温度下经受交替的单一正弦剪切应力的响应。以0.1％到50％（向外循环）、然后50％到0.1％（返回循环）的变形幅度进行扫描。在向外循环期间确定以mpa为单位的最大剪切模量g max和损耗角正切的最大正切值（max tan delta）。
[0034]“内部”意指朝向轮胎的内侧，且“外部”意指朝向其外侧。
[0035]“内衬”意指形成无内胎轮胎的内表面的一层或多层弹性体或其他材料，其包含轮胎内的充气流体。
[0036]“内侧”意指当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时轮胎的最接近车辆的一侧。
[0037]“横向的”意指轴向方向。
[0038]“子午面”意指平行于轮胎的旋转轴线并从该轴线径向向外延伸的平面。
[0039]“非定向胎面”意指如下胎面，其没有优选的前进行进方向、也不要求定位在车辆上特定的一个或多个车轮位置中来确保胎面花纹与优选的行进方向对齐。相反地，定向胎面花纹具有需要特定的车轮定位的优选的行进方向。
[0040]“标准载荷”意指由适当的标准组织为轮胎使用状况分配的特定的设计充气压力和载荷。
[0041]“外侧”意指当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时轮胎的最远离车辆的一侧。
[0042]“帘布层”意指由涂覆有橡胶的径向地部署或以其他方式平行的帘线构成的帘线加强层。
[0043]“径向的”和“径向地”意指径向上朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。
[0044]“子午线帘布层结构”意指一个或多个胎体帘布层，或其至少一个帘布层具有以相对于轮胎赤道面（ep）在65
°
和90
°
之间的角度定向的加强帘线。
[0045]“子午线帘布层轮胎”意指带束层或周向地限制的充气轮胎，其中至少一个帘布层具有从胎圈延伸到胎圈的帘线并且帘布层以相对于轮胎赤道面（ep）在65
°
和90
°
之间的帘线角铺设。
[0046]“断面高度”意指在轮胎赤道面（ep）处从名义轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。
[0047]“断面宽度”意指以标准压力对轮胎充气24小时之时和之后，但轮胎并未承载的情况下，平行于轮胎轴线且位于其侧壁的外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带所致的侧壁升高。
[0048]“自体支撑型缺气保用轮胎（self-supporting run-flat）”意指具有一种结构的
轮胎类型，其中，当轮胎对于有限的时间段和有限的速度在未充气的状况下操作时，轮胎结构独自足够强地支撑车辆载荷。轮胎的侧壁和内表面由于轮胎结构单独地（例如，没有内部结构），可能不会塌缩或皱缩到其自身上。
[0049]“侧壁插件”意指位于轮胎的侧壁区域中的弹性体或帘线加强件。插件可添加到胎体加强帘布层和形成轮胎外表面的外侧壁橡胶。
[0050]“侧壁”意指轮胎的在胎面和胎圈之间的部分。
[0051]“弹性刚度”意指表达为在给定压力下的载荷挠度曲线的斜率的轮胎的刚度。
[0052]“刚度比”意指控制带束层结构刚度的值除以另一个带束层结构刚度的值（当由固定三点弯曲测试确定这些值时，所述固定三点弯曲测试使帘线的两端支撑并由在固定端之间居中的载荷挠曲）。
[0053]“韧性”意指表达为无应变样品的力/单位线性密度的应力（克/特克斯或克/旦尼尔）。
[0054]“护趾胶”是指轮胎的每个胎圈轴向内侧的周向地部署的弹性体轮辋接触部分。
[0055]“胎面”意指当结合到轮胎外胎时包括当轮胎正常充气并处于标准载荷下时与道路接触的轮胎的部分的模制橡胶部件。
[0056]“竖直变形”意指轮胎在载荷下变形的量。
[0057]“车轮”或“轮毂”意指用于支撑轮胎并安装到车桥的结构。
附图说明
[0058]
将通过示例的方式并参考附图来描述本发明，在附图中：图1是与本发明一起使用的示例rfid标签的示意性描绘；图2是根据本发明的rfid标签的一种附接的示意性描绘；以及图3是根据本发明的rfid标签的另一种附接的示意性描绘。
具体实施方式
[0059]
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文中所阐述的代表性示例。提供示例使得本公开将既彻底又完整，并且将充分传达本发明的范围并使得本领域普通技术人员能够制作、使用和/或实践本发明。贯穿各个附图，相似的附图标记指相似的元件。
[0060]
rfid标签可实现用于制造物品的各种轮胎跟踪解决方案，这些解决方案包括电子识别供应品，诸如例如并入于诸如网状背衬/材料之类的衬底中/并入到该衬底上的rfid装置，使得标签可被配置成承受与制造（例如，轮胎硫化）以及轮胎和其他橡胶产品的广泛各种用途相关联的压力、温度和/或应力，而同时在这些过程期间、这些过程之后以及贯穿物品的使用寿命保持可操作性，由此在配送、库存和物品寿命期间感测和提供关于物品的（多个）唯一标识符和/或其他信息。如下文进一步公开的，rfid标签可贴附到一系列广泛的轮胎的侧壁、胎圈和/或内衬，和/或结合在一系列广泛的轮胎的侧壁、胎圈和/或内衬上。取决于轮胎的类型、轮胎的材料和/或轮胎的用途（例如，赛车轮胎），不同rfid标签材料的厚度、表面积和/或构型可变化。
[0061]
如将了解的，轮胎可通常与车辆的轮辋结合使用。橡胶基轮胎可利用路面或地面来支撑车辆并为其提供抓地力。rfid标签可与斜交轮胎、带束斜交轮胎、子午线轮胎、实心轮胎、半充气轮胎、充气轮胎、无空气轮胎、非充气轮胎、卡车/客车轮胎、飞机轮胎、农用轮胎、赛车轮胎等一起使用。
[0062]
rfid标签可承受通常与硫化过程相关联的条件而不变差。如本文中所使用的，术语硫化可通常指对于预定的时间段，例如从至少10分钟到多达数小时，加热到大于90℃且高达200℃的温度。rfid标签通常可包括至少一个rfid装置。
[0063]
rfid装置通常包括用于无线传输和/或接收rf信号的天线、以及操作性地连接到天线的模拟和/或数字电子设备。rfid装置可包括无源rfid装置、和/或包括电池和/或其他电源的有源和/或半无源rfid装置。电子设备可经由集成电路（ic）和/或微芯片和/或其他合适的电子电路（诸如例如，通信电子设备、数据存储器、控制逻辑等）来实施。
[0064]
rfid装置可在各种频率范围内操作，所述频率范围包括、但不限于低频（lf）范围（例如，从大约30 khz到大约300 khz）、高频（hf）和nfc（近场通信）范围（例如，从大约3 mhz到大约30 mhz）、以及超高频（uhf）范围（例如，从大约300 mhz到大约3 ghz）。无源装置可在上述频率范围中的任一者内操作。具体而言，对于无源装置，lf系统可在约124 khz、125 khz或135 khz下操作，hf和nfc系统可在约13.56 mhz下操作，并且uhf系统可使用从860 mhz到960 mhz的频带。替代地，无源装置可使用2.45 ghz和/或射频频谱的其他区域。有源rfid装置可在约455 mhz、2.45 ghz或5.8 ghz下操作。半无源rfid装置可在约2.4 ghz的频率下操作。
[0065]
rfid装置的读取范围（即，rfid读取器可与rfid装置通信所处的范围）可由装置的类型（例如，有源、无源、半无源等）来确定。无源lf rfid装置（也称为lfid或lowfid装置）可通常从大约12英寸（0.33米）内读取；无源hf rfid装置（也称为hfid或highfid或nfc装置）可通常从高达大约3英尺（1米）处读取；并且无源uhf rfid装置（也称为uhfid装置）可通常从大约10英尺（3.05米）或更远处读取。
[0066]
影响无源rfid装置的读取范围的一个因素是用于将数据从装置传输到读取器的方法（例如，装置和读取器之间的耦合模式——其可以是电感耦合或辐射/传播耦合）。无源lfid装置和无源hftd装置可在装置和读取器之间使用电感耦合，而无源uhfid装置可在装置和读取器之间使用辐射或传播耦合。
[0067]
替代地，在辐射或传播耦合应用（例如，如常规地由无源uhfid装置使用）中，读取器可发射可以照亮装置的电磁能，而不是在读取器和装置的各自天线之间形成电磁场。反过来，装置可经由天线从读取器收集能量，并且装置的集成电路（ic）或微芯片可使用所收集的能量来改变装置天线上的负载并反射回改变的信号（例如，反向散射）。uhfid装置可以以各种不同的方式传送数据，诸如增加发送回读取器的反射波的幅度（幅移键控）、使反射波移位而与接收波异相（相移键控）、和/或改变反射波的频率（频移键控）。然后，读取器可拾取反向散射的信号并将改变的波转换成由读取器和/或附属计算机所理解的数据。
[0068]
rfid装置中采用的天线可受到众多因素的影响，诸如预期的应用、装置的类型（例如，有源、无源、半有源等）、期望的读取范围、装置到读取器耦合模式、和/或装置的操作频率。例如，由于无源lfid装置可通常与读取器电感地耦合，并且因为装置天线中感应出的电压可与装置的操作频率成比例，因此无源lfid装置可包括具有许多圈的线圈天线，以便产
生足够的电压来操作装置ic和/或微芯片。比较而言，常规的hfid无源装置可包括平面螺旋天线（例如，在信用卡大小的形状因子范围内具有5到7圈）以提供大约数十厘米的读取范围。hfid天线线圈的生产成本可较小（例如，与lfid天线线圈相比），因为它们可使用比线绕组相对较便宜的技术（例如，光刻等）来制造。uhfid无源装置可与读取器天线进行辐射和/或传播耦合，且因此可采用常规的类偶极（dipole-like）天线。与本发明一起使用的rfid标签可利用上述rfid装置以及未具体提到的其他装置中的任一者。
[0069]
rfid标签可有利地附接到轮胎10的内衬11。rfid标签可从供应商处成卷状接收，其中rfid标签用未固化的胶质胶水附接到释放衬垫。胶质胶水可对未固化的橡胶具有良好的初始粘性或胶粘性。然而，在固化/加热之后，rfid标签可失去该初始粘性并从内衬11脱落。如图1中所示，示例rfid标签110的常规卷100可包括：径向最外的面涂层111；接下来的径向内第一聚酯层112，其具有热打印条形码图像（两面都进行电晕测试）；接下来的径向内第一高温粘合剂层113；接下来的径向内聚酰胺层114，其具有蚀刻天线和ic；接下来的径向内第二高温粘合剂层115；接下来是径向内第一附着力促进剂层116；接下来的径向内第二聚酯层117；接下来的径向内第二附着力促进剂层118、接下来的径向内未固化的橡胶基第三粘合剂层119；以及卷100的可移除衬垫101，用于例如在施加到内衬11之前保持rfid标签110。
[0070]
如图2和图3中所示，根据本发明的系统200的rfid标签210可仅包括三个层：第一面向内的聚酯层211；接下来的外部第二聚酯层212，其具有蚀刻天线和rfid芯片；以及最外的第三聚酯层213。这三个层211、212、213可通过任何合适的胶水和/或附着力促进剂而彼此固定。第一层211和第二层212可向rfid标签210提供结构完整性，但不向内衬11提供附着力。
[0071]
代替丢弃可移除衬垫101，衬垫可以是第三层213自身，并且可被尺寸设计为适当地包围第一层211和第二层212并在轮胎10固化之前暂时固定到内衬11。在固化期间，衬垫111可在冷却期间至少部分地液化并永久粘附到内衬11。这种衬垫213可由任何合适的聚合物材料构造，诸如超高分子量聚乙烯（uhmwpe）。衬垫213可完全围绕第一层211和第二层212（图3）密封到内衬11，或者留有开口215（图2）以形成用于适当替换/移除第一层211和第二层212的凹处。
[0072]
根据本文中提供的对本发明的描述，本发明的变型是可能的。尽管已出于图示本发明的目的而示出了某些代表性示例和细节，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下可在其中进行各种改变和修改。因此，将理解，可在本文中所描述的特定示例中做出改变，这些改变将在如由所附权利要求书限定的本发明的全部的预期范围内。