用于橡胶制品的电子装置的制造方法与流程

用于橡胶制品的电子装置的制造方法
1.本发明涉及一种用于橡胶制品的电子装置的制造方法。
2.尤其是，本发明涉及用于轮胎应用的贴片射频识别(rfid)装置，该描述在不失一般性的情况下被明确地提及。
3.在轮胎行业，制造商表示需要轮胎生产、使用和处置期间的轮胎的自动和明确的识别的解决方案。
4.例如，具体涉及到轮胎的生产，轮胎的自动和明确的识别可以使制造商优化生产过程和物流操作，支持自动化控制系统的使用，对轮胎进行高效的定位/跟踪，从而建立智能轮胎工厂。
5.尽管允许制造商管理轮胎的生产和单个轮胎的生产历史，但是涉及在轮胎上应用条形码的解决方案受到一系列缺点的影响，这些缺点涉及记录有限数量的信息项目，在给定的视线内逐个读取代码，以及代码在轮胎的生产和/或正常操作/使用期间被消除或损坏，从而变得不可读取或无论如何都难以读取的风险。
6.使用条形码的替代方案涉及轮胎用贴片射频识别(rfid)装置。该装置由多层平面柔性结构组成，所述多层平面柔性结构基本上包括由pet制成的两层绝缘层以及两层外橡胶层，所述绝缘层以夹层样方式配置以便在彼此之间包含rfid芯片、连接至芯片的第一天线以及电磁耦合至第一天线的至少部分的第二天线，所述两层外橡胶层各自配置成覆盖相应绝缘层的外表面。
7.对于像pet这样的绝缘材料，我们指的是“具有低相对介电常数和低电导率的无损耗材料”。
8.实验表明，这种解决方案具有关于绝缘层和它们所接触的相应橡胶层之间的粘合性的关键点。
9.如本领域技术人员可以立即理解的，如果包围天线和芯片的绝缘pet层没有恰当地粘合至两层外橡胶层，则rfid和轮胎层的周围橡胶会被损坏。特别地，可能存在装置的裂开，这必然危及装置的正确操作，并且可能会对封装该装置的橡胶层造成损坏。
10.实际上，如果绝缘层由于与外橡胶层的粘合不良而从装置中脱落，则它们会在轮胎的周围橡胶中造成切口和裂纹。
11.基本上，同样的技术问题也会在插入轮胎的许多其它电子装置中遇到，rfid只是其中的一个例子。其它电子装置可以是轮胎应用中使用的通用传感器，如温度传感器、压力传感器、或甚至能量采集器。
12.因此，需要有一种解决方案，其确保要应用于轮胎中的电子装置的恰当的结构稳定性。
13.本发明的发明人设想了一种能够满足上述需要的方法。
14.本发明的主题是应用于橡胶制品的电子装置的制造方法；所述装置包括(i)电子元件，(ii)由一层以上的热塑性材料层制成并配置成覆盖所述电子元件的覆盖元件，以及(iii)配置成覆盖所述覆盖元件的外表面的至少一部分的至少橡胶层；所述方法的特征在于包括预备步骤，所述预备步骤包括(a)沉积操作，在此期间将由碱性水溶液组成的粘合剂
溶液施加在所述覆盖元件的一个外表面的所述部分上，所述碱性水溶液包含弹性体橡胶的胶乳以及间苯二酚和甲醛的组合；和(b)加热操作，在此期间将施加有粘合剂溶液的覆盖元件的外表面的所述部分在120℃至230℃范围内的温度下保持2至15分钟范围内的时间量。
15.优选地，所述一层以上的热塑性材料层为织物形式。
16.优选地，所述一层以上的热塑性材料层由绝缘材料制成。优选地，所述绝缘材料选自包括聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺的组。
17.优选地，所述绝缘材料包括在由pet、尼龙和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中。
18.优选地，所述橡胶制品是轮胎。
19.优选地，所述电子元件包括rfid芯片、连接至芯片的第一天线和电磁耦合至第一天线的第二天线。
20.所述碱性水溶液优选包含具有异氰酸酯封端基团的由间苯二酚和甲醛组成的预缩合树脂。
21.所述碱性水溶液优选包含木质素以及在尿素和硫脲之间选择的化学物质。
22.所述弹性体橡胶胶乳优选包含苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶的胶乳或者苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶和苯乙烯-丁二烯的混合物的胶乳。
23.本发明的进一步主题是一种用于橡胶制品的电子装置，其特征在于通过根据本发明方法的方法来实现。
24.参考以分解图显示射频识别装置的附图，细读以下解释性和非限制性实施方案的描述来最好地理解本发明。
25.在附图中，数字1表示作为一个整体的根据本发明的射频识别(rfid)装置。
26.装置1包括收发器组件2、以夹层样方式配置在收发器组件2的相对侧上的两层pet层3和各自配置在pet层3的相应外表面3a上的两层外橡胶层4。
27.以夹层样配置的两层pet层3构成覆盖元件，所述覆盖元件配置成完全覆盖收发器组件2。
28.收发器组件2包括rfid芯片5、连接至rfid芯片5的第一天线6和电磁耦合至第一天线6的第二天线7。
29.制造了附图中所示类型的两个射频识别(rfid)装置。这两个装置彼此不同，仅是因为其中一个装置是通过在每个pet层3的外表面3a上沉积根据本发明的粘合剂溶液而制造的。
30.借助于刷子将粘合剂溶液施加到表面3a上(沉积操作)。
31.表i显示了所用粘合剂溶液的组成，以重量份计。
32.表i
33.苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶胶乳72.7间苯二酚5.0甲醛2.3亚甲基二苯基二异氰酸酯20.0
34.在施加粘合剂溶液(沉积操作)之后，对两层pet层3进行加热操作。加热操作涉及将施加有粘合剂溶液的两层pet层3在220℃的烘箱中保持3分钟的时间量。
35.与上述不同，根据本发明的另一实施方案，粘合剂溶液包括具有异氰酸酯封端基
团的由间苯二酚和甲醛组成的预缩合树脂、木质素以及在尿素和硫脲之间选择的化学物质。该粘合剂溶液提供的优点是不必使用游离形式的甲醛。
36.在进行了上述预备步骤之后，该过程继续进行第一步骤，其中收发器组件2封装在两层pet层3之间，随后进行第二步骤，其中两层pet层3用两层相应的未硫化橡胶层4覆盖外侧。
37.可选地，两层pet层3可以用两层相应的部分或完全硫化橡胶层4覆盖外侧。
38.通过这样做，制造了第一rfid装置。
39.只除了不进行预备步骤以外，重复上述方法制造第二rfid装置。换言之，在第二rfid装置的制造过程中，使用不在其上施加粘合剂溶液的pet层3来进行第一步骤。
40.与上述不同，根据本发明的优选实施方案，粘合剂溶液可以施加在pet层3的两个表面上。
41.在使用中，上述rfid装置包括在轮胎的生橡胶(green rubber)部分中。
42.可选地，上述rfid装置可以应用于轮胎的固化橡胶部分。
43.一旦rfid装置插入轮胎内部，就进行硫化步骤。通过这样做，rfid装置的橡胶层在硫化期间与周围的橡胶交联，确保装置位置的稳定性。
44.根据astm d1876方法对第一和第二rfid装置进行粘合测试。所述测试测量每一个pet层3和配置成覆盖外表面3a的相应橡胶层4之间的粘合力。
45.表ii显示了用上述测试获得的值。
46.表ii
[0047] 第一rfid装置第二rfid装置粘合力(n/mm)6.730.37
[0048]
表ii中所示的值显然证明了本发明的方法可以确保pet层3和相应橡胶层4之间的强粘合，从而避免了装置的裂开及其引起的问题。
[0049]
制造了附图中所示类型的另外两个rfid装置(第三和第四rfid装置)。
[0050]
第三和第四rfid装置与第一和第二rfid装置不同，因为它们包括由尼龙而不是pet制成的层3。
[0051]
特别地，第三和第四rfid装置的两个层3为织物形式。
[0052]
另外，第三和第四rfid装置在加热操作(b)中使用的条件上彼此不同。
[0053]
特别是，
[0054]-对于第三rfid装置，将表i的粘合剂溶液借助于刷子施加在尼龙层的表面3a上(沉积操作)。
[0055]
在施加粘合剂溶液(沉积操作)之后，对两层尼龙层3进行加热操作。加热操作涉及将施加有粘合剂溶液的两层尼龙层3在220℃的烘箱中保持5分钟的时间量。
[0056]-对于第四rfid装置，将表i的粘合剂溶液借助于刷子施加在尼龙层的表面3a上(沉积操作)。
[0057]
在施加粘合剂溶液(沉积操作)之后，对两层尼龙层3进行加热操作。加热操作涉及将施加有粘合剂溶液的两层尼龙层3在155℃的烘箱中保持10分钟的时间量。
[0058]
对于第一、第三和第四rfid装置，在相应表面3a上施加相同量的粘合剂溶液。
[0059]
根据astm d1876方法对第三和第四rfid装置进行粘合测试，以测量每一个尼龙层
3与配置成覆盖外表面3a的相应橡胶层4之间的粘合力。
[0060]
表iii显示了用上述测试获得的值。
[0061]
表iii
[0062] 第三rfid装置第四rfid装置粘合力(n/mm)6.97.9
[0063]
此外，表iii中所示的值显然证明了本发明的方法可以确保尼龙层3和相应橡胶层4之间的强粘合，从而避免装置的裂开及其引起的问题。
[0064]
根据本发明人，当热塑性材料层为织物形式时，粘合力更大。
[0065]
与上述不同，代替以夹层样配置的两层，覆盖元件可以由包裹在电子元件周围的热塑性材料层组成。
[0066]
如上所述，本发明适用于应用于例如轮胎等橡胶制品的任何电子装置。
[0067]
取决于电子装置，可以使用仅一橡胶层4。

技术特征：
1.一种应用于橡胶制品的电子装置(1)的制造方法；所述装置包括(i)电子元件(5，6，7)，(ii)由一层以上的热塑性材料层(3)制成并配置成覆盖所述电子元件(5，6，7)的覆盖元件，以及(iii)配置成覆盖所述覆盖元件的外表面(3a)的至少一部分的至少橡胶层(4)；所述方法的特征在于包括预备步骤，所述预备步骤包括(a)沉积操作，在此期间将由碱性水溶液组成的粘合剂溶液施加在所述覆盖元件的一个外表面(3a)的所述部分上，所述碱性水溶液包含弹性体橡胶的胶乳以及间苯二酚和甲醛的组合；和(b)加热操作，在此期间将施加有粘合剂溶液的覆盖元件的外表面(3a)的所述部分在120℃至230℃范围内的温度下保持2分钟至15分钟范围内的时间量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一层以上的热塑性材料层(3)为织物形式。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述一层以上的热塑性材料层(3)由绝缘材料制成。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述绝缘材料选自包括聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺的组。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述绝缘材料包括在由pet、尼龙和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱性水溶液包含具有异氰酸酯封端基团的由间苯二酚和甲醛组成的预缩合树脂。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碱性水溶液包含木质素和在尿素和硫脲之间选择的化学物质。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹性体橡胶胶乳包括苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶的胶乳或者苯乙烯-丁二烯-乙烯基吡啶和苯乙烯-丁二烯的混合物的胶乳。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述橡胶制品是轮胎。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电子元件包括rfid芯片(5)、连接至所述芯片(5)的第一天线(6)、和电磁耦合至所述第一天线(6)的第二天线(7)或者具有电耦合的天线的rfid芯片。11.一种用于橡胶制品的电子装置，其特征在于，通过根据前述权利要求中任一项所述的方法实现。

技术总结
一种应用于橡胶制品的电子装置(1)的制造方法。所述装置包括(i)电子元件(5，6，7)，(ii)由一层以上的热塑性材料层(3)制成并配置成覆盖所述电子元件(5，6，7)的覆盖元件，以及(iii)配置成覆盖所述覆盖元件的外表面(3a)的至少一部分的至少橡胶层(4)。所述方法包括预备步骤，所述预备步骤包括(a)沉积操作，在此期间将由碱性水溶液组成的粘合剂溶液施加在所述覆盖元件的一个外表面(3a)的至少一部分上，所述碱性水溶液包含弹性体橡胶的胶乳以及间苯二酚和甲醛的组合；和(b)加热操作，在此期间将施加有粘合剂溶液的覆盖元件的外表面的一部分在120℃至230℃范围内的温度下保持2至15分钟范围内的时间量。范围内的时间量。范围内的时间量。


技术研发人员：F
受保护的技术使用者：普利司通欧洲有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2023/8/14