一种带有电子标签的轮胎的制作方法

本发明涉及轮胎
技术领域：
，尤其涉及一种带有电子标签的轮胎，更具体是一种实施简单、成本低廉且可识别距离远和精度高的带有rfid标签的轮胎。
背景技术：
：现代汽车绝大多数采用的是充气轮胎；其主要构造包括胎冠、胎肩、胎侧(也称胎边)、胎圈(也称胎唇)等。其中，胎冠是轮胎行驶与地面相接的主要部件，是两胎肩之间的整个部位；胎冠包括胎面(轮胎接地面的橡胶层)、缓冲层或带束层、帘布层(起轮胎骨架作用的覆胶帘层称为胎体)等。轮胎有环状刚性材料构成的一对胎唇圈，对称分布在轮胎轴向两侧；胎唇圈上附着有呈上窄下宽的带状周向三角胶层。胎唇圈通过至少一层胎体层连接，胎体层轮胎径向外侧布置至少一层带束层。轮胎径向最外侧布置胎面橡胶层，胎面橡胶层与胎唇圈通过胎侧胶相连；胎侧胶覆盖在胎体层外侧。对于轮胎产品来说，为了能对其的制造，流通和使用等环节进行管理，记录及可追溯，带有可读写芯片的rfid电子标签已经被应用到轮胎当中。电子标签又名rfid(radiofrequencyidentification)标签，是一种基于射频识别技术的标签。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的的技术。现阶段，rfid电子标签被应用到轮胎中有两种主要的方式：第一种是内置式，即轮胎的电子标签设置在到轮胎特定部位内部。比如，rfid标签设置在轮胎胎体骨架材料中，或者rfid标签设置在轮胎特定部位的橡胶内部。电子标签设置于轮胎内部，这样数据有效性较高，还可防止外部条件对其的破坏。但是，由于多设置在轮胎特定部位，尤其是内部骨架材料之间，通常需要特定设备与工艺，导致rfid标签贴合工艺复杂，成本高。同时，由于rfid标签具有一定的三维结构，以及其组成材料与轮胎橡胶基质的亲和性差，内置rfid标签易引起轮胎内部的初始破坏，从而影响轮胎的使用寿命。第二种应用方式是外贴式，即使用一定的封装技术，将rfid标签封装于特定包装内，然后黏贴于轮胎的内侧壁等部位。此类电子标签需使用特定包装，多见于一种或多种特定橡胶材料等组成的外部组件。通常在轮胎硫化后，再将组合了外部组件的rfid标签通过粘合剂黏贴或加热固化到外胎内或外表面。相对来说，轮胎外贴式rfid标签有一定的数据有效性，贴合工艺简单，不会引起轮胎内部的初始破坏。但是，此种贴合方式不能防止来自外部环境对标签的损害，例如刮擦、气候等。技术实现要素：有鉴于此，本申请提供一种带有电子标签的轮胎，该轮胎可识别距离远、精度高，能避免损伤rfid标签，且成本低廉。本发明提供一种带有电子标签的轮胎，包括胎唇，所述胎唇包括胎唇钢丝增强件和三角胶，在所述胎唇钢丝增强件的轮胎径向下端至三角胶顶端的轮胎表面粘贴有柔性电子标签；所述柔性电子标签的厚度不大于0.5mm；所述柔性电子标签由以下片层构成：贴合在所述轮胎表面的粘合层；复合在所述粘合层上的天线芯片层；复合在所述天线芯片层上的第一基材层；印刷在所述第一基材层上的光学识别层。优选地，在粘合层和天线芯片层之间还包括：复合在所述粘合层上的第二基材层；所述天线芯片层复合在第一基材层和第二基材层之间。优选地，所述粘合层为热固性粘结剂层。进一步优选地，粘合层为橡胶粘结剂层或环氧树脂粘结剂层。优选地，所述第一基材层和第二基材层独立地选自聚酯层、聚酰亚胺层和聚苯乙烯层中的一种或多种。优选地，所述第一基材层和第二基材层的厚度独立地选自30～200μm。优选地，所述天线芯片层包括硅晶芯片和与所述硅晶芯片连接的金属天线。优选地，所述金属天线的厚度不大于0.03mm。优选地，所述光学识别层具有平行的若干条码形状的可光学识别图案或具有二维码可光学识别图案或其他形式。进一步优选地，光学识别层具有平行的若干条码形状的可光学识别图案。优选地，所述柔性电子标签的长度方向垂直于轮胎径向。在本发明的一些实施例中，所述柔性电子标签的厚度为0.15～0.5mm，其片层面积与轮胎表面积的比例小于1％。与现有技术相比，本发明提供的轮胎在所述胎唇钢丝增强件的轮胎径向下端至三角胶顶端的轮胎表面，粘贴有柔性电子标签；本发明标签具有光学识别和射频识别功能，可进行双识别，增加轮胎的可识别性。相对于外贴式电子标签来说，本发明可无需额外的外部组件，无需额外的贴合工艺，避免对轮胎外观美感和性能的影响。此外，由于无额外外部组件，本发明可减少外部材料性能对rfid读写性能的影响，可增加读写距离和读写精度，并降低成本。同时，本发明相对于内置式电子标签来说实施工艺简便，无需增加设备和人员，成本低廉，并避免对轮胎性能和使用寿命产生影响。本发明标签粘贴在轮胎上述部位表面，此环形增强件表面平整，能避免rfid标签的大幅度形变；并且rfid黏贴部位在轮胎行驶过程中没有较大的形变，避免了损伤rfid标签。附图说明图1为本发明实施例提供的轮胎宽度方向结构简图；图2为本发明实施例所述轮胎结构的局部放大图；图3为本发明实施例1所述轮胎的局部结构示意图；图4为本发明实施例2所述轮胎的局部结构示意图；图5为本发明实施例中所述柔性电子标签的结构示意图；图6为本发明实施例中所述光学识别层的俯视图；图7为本发明比较例所述轮胎的局部结构示意图。具体实施方式下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本文术语解释：“轮胎径向”指轮胎的半径方向。如果点a比点b更接近于轮胎的旋转轴线，则称点a位于点b的“径向下方”(或者“在径向上”位于点b的“内侧”)。相反，如果点a比点b更远离轮胎的旋转轴线，则称点a位于点b的“径向上方”(或者“在径向上”位于点b的“外侧”)。同时在涉及到径向距离时，同样采用该含义。例如：“在径向下方”意味着指向较小的半径；“在径向上方”意味着指向较大的半径。“轮胎径向截面”指沿着包含轮胎的旋转轴线的平面所呈现的截面。“轮胎轴向”指平行于轮胎转动轴线的方向。如果点a比点b更接近轮胎的中平面，则称点a位于点b的“轴向内侧”(或者“在轴向上”位于点b的“内侧”)。相反，如果点a比点b更远离轮胎的中平面，则称点a位于点b的“轴向外侧”(或者“在轴向上”位于点b的“外侧”)。轮胎的“中平面”是指垂直于轮胎的旋转轴线且与每个胎圈的圆形胎圈钢丝等距的平面。电子标签，又名rfid(radiofrequencyidentification)标签，是一种基于射频识别技术的标签。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的的技术。本发明提供了一种带有电子标签的轮胎，包括胎唇，所述胎唇包括胎唇钢丝增强件和三角胶，在所述胎唇钢丝增强件的轮胎径向下端至三角胶顶端的轮胎表面粘贴有柔性电子标签；所述柔性电子标签的厚度不大于0.5mm；所述柔性电子标签由以下片层构成：贴合在所述轮胎表面的粘合层；复合在所述粘合层上的天线芯片层；复合在所述天线芯片层上的第一基材层；印刷在所述第一基材层上的光学识别层。本发明提供一种带有rfid标签的轮胎，其具有实施简单、成本低廉而且可识别距离远和精度高等特点，利于应用。参见图1，图1为本发明实施例提供的轮胎的宽度方向的结构简图。图1中，1为胎唇钢丝增强件，2为三角胶，3为护唇胶，4为胎边胶，5为柔性电子标签。本发明技术应用的产品是用于车辆的轮胎，尤其是充气轮胎。在本发明的实施例中，该轮胎有环状刚性材料构成的一对胎唇圈，对称分布在轮胎轴向两侧；其包括胎唇钢丝增强件1、三角胶2以及其他零件等。其中，常见于胎唇圈由数条覆胶钢丝卷绕成圈(亦有刚性树脂材料组成的胎唇圈)，使轮胎紧密嵌合在轮圈之上。三角胶即上窄下宽的带状周向三角胶层，是位于钢丝圈上方填充于帘布层间的高硬度橡胶，以提高胎边和胎唇的刚性。胎唇圈通过至少一层胎体层连接，胎体层轮胎径向外侧布置至少一层带束层。轮胎径向最外侧布置胎面橡胶层，胎面橡胶层与胎唇圈通过胎侧胶相连。并且，胎侧部位轴向外侧采用胎圈保护胶设计，如图1中的护唇胶3，用以保护轮胎胎圈部位。胎侧胶覆盖在胎体层外侧，如图1中的胎边胶4。本发明对所述的轮胎主体结构没有特殊限制，采用本领域常规的三角胶、护唇胶、胎边胶以及胎唇钢丝增强件等轮胎部件组装即可。图2为本发明实施例所述轮胎结构的局部放大图，如图2所示，本发明实施例轮胎设置有柔性电子标签5，其粘贴在所述胎唇钢丝增强件1的轮胎径向下端至三角胶2顶端的轮胎表面。图2示出了本发明电子标签可粘贴轮胎表面的范围，即在胎唇钢丝增强件1的轮胎径向下端到三角胶2顶端的轮胎表面范围之内，如图3和图4的例子。在此范围内的轮胎部位在轮胎行驶过程中形变较小，原因在于：胎唇钢丝强度较大，可使该部位在轮胎行驶时具有较小变形。同时，三角胶通常硬度较大，对轮胎具有支撑作用，因此其周边部位在轮胎行驶时变形也较小。此外，本发明实施例中电子标签黏贴的轮胎表面应平整，无凸起或较大程度弯曲。在本发明中，所述柔性电子标签粘贴在轮胎上述部位表面，此环形增强件表面平整，能避免rfid标签的大幅度形变；并且rfid黏贴部位在轮胎行驶过程中没有较大的形变，避免了损伤rfid标签。参见图5，图5为本发明实施例中所述柔性电子标签的结构示意图。图5中，501为粘合层，502为第二基材层，503为天线芯片层，504为第一基材层，505为光学识别层。本发明实施例所述标签可通过粘合层501粘贴至轮胎内表面或外表面，即粘合层501与轮胎表面贴合，固定于轮胎表面。所述粘合层优选为可热固化胶黏剂形成，即优选为热固性粘结剂层；进一步优选地，所述粘合层为橡胶粘结剂层或环氧树脂粘结剂层。在本发明的实施例中，选用可热固化胶黏剂如液体橡胶粘结剂、环氧树脂粘结剂等，在轮胎未硫化之前将标签贴到指定部位；然后再高温高压条件下，同轮胎表面固化在一起。硫化后，所述标签表面与轮胎表面平齐，以免承受额外刮擦和应力等。在本发明的实施例中，因为电子标签的基材和上表面使用聚合物层作为外部包覆物，不导电，可保证电子标签的可识别性，所以其对黏贴部位的导电性要求是不能积累静电。本发明优选设定粘贴部位的电阻率低于1×108ω·cm，可防止轮胎和车辆的静电积累引起击穿或损伤rfid标签。在粘合层501上，本发明实施例优选复合有第二基材层502，即粘合层附着于第二基材层的下表面(以远离轮胎表面的一面为上表面)。所述第二基材层至少具有一层，优选为聚酯层、聚酰亚胺层和聚苯乙烯层中的一种或多种；在本发明的实施例中，基材层选用诸如聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯等熔点在200℃以上的聚合物形成。为保证标签具有一定的柔性和强度，以保证rfid不易被损坏，本发明优选采用聚酯为基材，其厚度可为30μm-200μm。本发明实施例所述柔性电子标签包括天线芯片层503，其复合在第二基材层502上，即第二基材层502上表面附着有天线芯片层503。所述天线芯片层为本领域技术人员熟知的具有射频识别功能，包括芯片和与所述芯片连接的天线。本发明对所述芯片的材质和制备等没有特殊限制，存储晶片可选用硅晶圆材质的硅晶片，其厚度优选为0.08mm。所述天线通常为金属材质如铜、铝等，其具有二维结构，厚度优选不大于0.03mm，利于应用。在本发明的一些实施例中，所述天线芯片层包括硅晶芯片和与所述硅晶芯片连接的金属天线；本发明对天线的制备和连接方式等也没有特殊限制。在本发明的优选实施例中，使用铝制二维天线，厚度0.03mm；天线采用印刷工艺或冲压/蚀刻工艺。在本发明的优选实施例中，存储晶片选用硅晶圆，厚度为0.08mm；硅晶片与天线选用银浆倒封装方式连接。本发明实施例所述标签包括第一基材层504，其覆盖在天线芯片层503上，可作为rfid天线和芯片的载体和保护层。所述第一基材层至少具有一层，优选为聚酯层、聚酰亚胺层和聚苯乙烯层中的一种或多种，更优选为聚酯层。在本发明的一些实施例中，所述标签包括两个基材层；所述第一基材层和第二基材层的厚度优选独立地选自30～200μm，更优选为50～100μm。在本发明的另一些实施例中，所述标签仅包括第一基材层；橡胶粘合层可直接与天线芯片层相连。在本发明实施例的标签中，第一基材层504上表面印刷有光学识别层505。所述光学识别层为本领域技术人员熟知的具有可光学识别图案，为具有光学识别功能的标签层。在本发明的一些实施例中，所述光学识别层具有平行的若干条码形状的可光学识别图案，可参见图6。在传统轮胎制造过程中，轮胎多采用具有条码或者其他可光学识别图案表面的标签，其是极薄的片层标签。本发明所用标签是在传统标签的内部配置电子标签，制得具有可光学识别以及射频识别的标签。本发明是在轮胎传统标签基础上增加射频识别功能，工艺简单，实施方便，无需额外设备和人员，成本低廉。本发明标签为双识别标签(光学识别和射频识别)，即本发明标签可进行双识别，从而增加轮胎的可识别性。为保证本发明电子标签的可光学识别功能，所述电子标签优选黏贴轮胎外表面或轮胎在易于光照识别的内侧表面。在本发明的实施例中，所述标签的工作频率在800-2000mhz。这属于超高频uhf工作范围，识别距离大于1m，小于10m。但是具有定向性，即需在读取器的可视范围内。本发明实施例中标签所使用的材料均属于耐高温材料，可承受180℃的硫化温度。此外，本发明所述标签内还可设置温度、压力、环境、湿度等感应元件，通过此元件生成电信号，以传送轮胎在行驶过程中的状态信号。在本发明中，所述柔性电子标签的厚度不大于0.5mm；标签厚度不能太大，以免贴合后引起轮胎的应力集中，导致影响轮胎性能和寿命。在本发明的一些实施例中，所述标签的尺寸为54*8mm，厚度为0.15mm-0.50mm。在本发明的实施例中，所述柔性电子标签的长度方向垂直于轮胎径向；厚度优选为0.25～0.45mm。具体地，所述柔性电子标签的厚度可为0.15～0.5mm，其片层面积与轮胎表面积的比例小于1％。rfid标签占轮胎表面积比例比较小，甚至不足1％。从设计原理上来说，在不影响其读写距离的前提下，rfid标签尺寸越小，其在轮胎行驶时受到的影响越小。例：其贴合在轮胎表面，宽度越窄，其径向曲率越小，长度越窄，其沿轮胎胎圈，所离轮胎中心的距离变异越小，越容易保证标签在轮胎中所处表面的平整性。现有外贴式电子标签都具有较大的尺寸，一般都具有大于0.5mmrfid标签厚度(因为现有电子标签多为三维结构天线)和额外的保护层的厚度。此种贴合方式会破坏轮胎外观美感，增加轮胎成本；此外，此种贴合方式易受到轮胎行驶时的形变影响，对rfid标签产生破坏，也易引起胶片脱落。相对于外贴式电子标签来说，本发明可无需额外的外部组件如额外橡胶包层，无需额外的贴合工艺，避免对轮胎外观美感和性能的影响，不易引起胶片脱落。此外，因为无额外外部组件，可减少外部材料性能对rfid读写性能的影响，可增加读写距离和读写精度，并降低成本，可节约为现有成本的一半左右。同时，本发明相对于内置式电子标签来说实施工艺简便，无需增加设备和人员，成本低廉，并避免对轮胎性能和使用寿命产生影响。因此，本发明带有电子标签的轮胎具有可识别距离远、精度高，能避免损伤rfid标签，且成本低廉等特点。为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的轮胎进行具体地描述。实施例1轮胎结构如图3所示，图3中，1为胎唇钢丝增强件，2为三角胶，3为护唇胶，4为胎边胶，5为柔性电子标签。在胎唇钢丝增强件的轮胎径向下端至三角胶顶端的轮胎表面粘贴有柔性电子标签，即位于胎唇径向下端表面延伸线以上1mm-10mm之间的轮胎外表面；所述柔性电子标签的厚度0.35mm；所述柔性电子标签的长度方向垂直于轮胎径向；所述标签的尺寸为54*8mm，轮胎规格195/65r1591h。本发明选用液体橡胶粘结剂，在轮胎未硫化之前将标签贴到指定部位；然后再高温高压条件下，同轮胎表面固化在一起。硫化后，所述标签表面与轮胎表面平齐，以免承受额外刮擦和应力等。所述柔性电子标签由以下片层构成：贴合在所述轮胎表面的粘合层；复合在所述粘合层上的第二基材层；复合在所述第二基材层上的天线芯片层；复合在所述天线芯片层上的第一基材层；印刷在所述第一基材层上的光学识别层。所述粘合层为橡胶粘结剂层，粘贴部位的电阻率低于1×108ω·cm；所述第一基材层和第二基材层均为聚酯(pet)层，厚度均为100μm。所述天线芯片层包括硅晶芯片和与所述硅晶芯片连接的金属天线；所述标签的工作频率在800-2000mhz。这属于超高频uhf工作范围，识别距离大于1m，小于10m。但是具有定向性，即需在读取器的可视范围内。所述光学识别层具有平行的若干条码形状的可光学识别图案，如图6所示。其中，天线使用金属铝，厚度0.03mm；天线采用印刷工艺制得。存储晶片选用硅晶圆，厚度为0.08mm；硅晶片与天线选用银浆倒封装方式连接。实施例2轮胎结构如图4所示，图4中，1为胎唇钢丝增强件，2为三角胶，3为护唇胶，4为胎边胶，5为柔性电子标签。在胎唇钢丝增强件的轮胎径向下端至三角胶顶端的轮胎表面粘贴有柔性电子标签，即位于胎唇径向下端表面延伸线以上22mm-30mm之间的轮胎外表面；所述柔性电子标签的厚度0.35mm；所述柔性电子标签的长度方向垂直于轮胎径向；所述标签的尺寸为54*8mm，轮胎规格195/65r1591h。本发明选用环氧树脂粘结剂，在轮胎未硫化之前将标签贴到指定部位；然后再高温高压条件下，同轮胎表面固化在一起。硫化后，所述标签表面与轮胎表面平齐，以免承受额外刮擦和应力等。所述柔性电子标签由以下片层构成：贴合在所述轮胎表面的粘合层；复合在所述粘合层上的第二基材层；复合在所述第二基材层上的天线芯片层；复合在所述天线芯片层上的第一基材层；印刷在所述第一基材层上的光学识别层。所述粘合层为环氧树脂粘结剂层；所述第一基材层和第二基材层均为聚酰亚胺(pi)层，厚度均为100μm。所述天线芯片层包括硅晶芯片和与所述硅晶芯片连接的金属天线；所述光学识别层具有平行的若干条码形状的可光学识别图案，如图6所示。其中，天线选用金属铜，厚度0.03mm；采用蚀刻工艺形成天线。存储晶片选用硅晶圆，厚度为0.08mm；硅晶片和天线选用回流焊技术焊接。比较例轮胎规格195/65r1591h，在胎唇径向下端表面延伸线以上70mm-80mm之间的轮胎外表面黏贴rfid标签(标签结构同实施例1)，粘贴位置参见图7，图7为本发明比较例所述轮胎的局部结构示意图。图7中，1为胎唇钢丝增强件，2为三角胶，3为护唇胶，4为胎边胶，5为柔性电子标签。此处为轮胎行驶中变形较大的部位，因此在走行时，会持续对rfid标签产生循环形变，缩短其使用寿命。实施例3将实施例和比较例标签贴合后测试，fmvss109耐久走行，以及rfid感应距离，结果参见表1。表1本发明实施例1～2和比较例所述轮胎的标签效果测试项目比较例实施例1实施例2fmvss109耐久走行8000km20000km20000km走行前感应距离7m7m7m走形后感应距离0m7m7m备注：fmvss109耐久走行是测试轮胎的安全行驶里程的测试项目；此测试以检测rfid标签是否对轮胎安全行驶里程造成影响，法规合格基准为2754km。走行前后测试rfid轮胎的感应距离，可评估，轮胎在行驶前后是否对rfid标签造成破坏性的影响。因此可得出结论：本发明rfid的标签对轮胎安全行驶里程无影响，行驶后，轮胎对标签无损伤。另外对于现有外贴式的电子标签，本发明更多的是在电子标签尺寸的缩小(由三维结构进展为二维结构，无额外橡胶包装)，轮胎美观改进，工艺简化，增加可识别性，成本降低等方面。由以上实施例可知，本发明使用外贴式，避免了其对轮胎内部结构的影响，防止内部缺陷的产生；同时，因为与通用光学标签组合，避免了额外的橡胶包层，节省成本，约为现有的一半；因为贴合于轮胎刚性最大和变形小的部位，避免了轮胎在行驶过程中的形变破坏标签结构，防止失效。无额外橡胶包装的情况下，电子标签易受来自轮胎形变和来自轮辋摩擦所产生的损害，因此，其贴合位置就显得尤为重要。要保证贴合部位形变小，所处位置刚性大，因此胎唇轮辋接触部位为优选，但是标签须贴合于轮胎表面高度以下，防止轮辋的摩擦损伤。在此实施方式下，本发明工艺简单，直接贴合即可，而且成本低廉。实施例以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12