CZ306134B6

CZ306134B6 - Způsob výroby inteligentního obalu na bázi fólie opatřené identifikačním RFID tagem

Info

Publication number: CZ306134B6
Application number: CZ2014-824A
Authority: CZ
Inventors: Stanislav Vašíček; Tomáš Obr; Filip Beneš; Vladimír Kebo; Pavel Staša; Jiří Švub
Original assignee: Invos, Spol. S R. O.; Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-08-17
Also published as: CZ2014824A3

Abstract

Na rubové straně fólie (3) se vytvoří soutiskové značky (4) a podle nich se pak nejprve na lícovou stranu fólie (3) nalepí RFID čipy (1) ve formě die-strap s konektory pro anténu (křidélky) tak, že vodivé kontakty jsou orientovány směrem vzhůru od fólie (3) a následně se lícová strana fólie (3) v oblastech čipů (1) přímo potiskne obrazci customizovaných RFID antén (2) tak, aby jejich konce překryly vodivé kontakty příslušného čipu (1). Lícová vrstva fólie (3) s čipy (1) a potiskem antén (2) se může překrýt a laminací spojit s další krycí fólií (5) tak, že každý z tagů je pak uložen v prostoru mezi dvěma fóliemi (3, 5).

Description

Způsob výroby inteligentního obalu na bázi fólie opatřené identifikačním RFID tágem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby inteligentního obalu na bázi fólie opatřené identifikačním RFID tágem s čipem obsahujícím elektronicky čitelné informace o zabaleném produktu a s customizovanou RFID anténou natištěnou přímo na obalové fólii.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou již známy obaly na zboží opatřené RFID tágy identifikujícími balené produkty a poskytujícími elektronicky čitelné informace o vlastnostech těchto produktů. Většinou se jedná o RFID tágy řešené jako etikety k nalepení na obaly. Při tom se využívá kombinace nalepeného RFID čipu s RFID anténou natištěnou vodivou tiskovou barvou. Takové řešení, využívající potisku vodivým inkoustem obsahujícím částice uhlíku nebo stříbra je např. předmětem čínského užitného vzoru č. 202533979.

Začínají se ale objevovat i řešení využívající přímého potisku obalových fólií, zejména polymerních, vodivými tiskovými barvami. Předmětem patentové přihlášky US 2011/052792 je obecný způsob zhotovení elektronických obvodů jejich natištěním vodivou tiskovou barvou na fólii. Jako hlavní, blíže specifikovaná aplikace se zde uvádí zhotovení RFID tágu, které spočívá v zhotovení RFID antény přímým natištěním vodivou barvou na fólii a následným připojením RFID čipu k ní jeho nalepením na fólii v oblasti tohoto vodivého potisku. Obdobný proces vytvoření RFID tágu jeho natištěním na fólii, s výjimkou RFID čipu, je řešen také v korejské patentové přihlášce 2012/0077847. ’

Nevýhodou výše uvedených řešení spočívajících v natištění RFID antény a následném nalepení RFID čipu je vysoká náročnost této operace na přesnost výroby (v řádu desetin mm) a v důsledku toho také nezbytný charakter výrobních technologií a technických řešení k jejich realizaci umožňujících eliminaci potenciálních příčin nepřesnosti (chvění způsobeného mechanickými příčinami, tepelná roztažnost vlivem vlastností konstrukčního materiálu atd.). Důsledkem jsou vysoké ceny výrobního zařízení a provozní náročnost výroby. To je pak např. překážkou aplikace RFID prvků přímo ve výrobě obalových materiálů.

Podstata vynálezu

K odstranění výše uvedených nevýhod přispívá do značné míry způsob výroby inteligentního obalu na bázi fólie opatřené identifikačním RFID tágem podle vynálezu. Tento způsob výroby spočívá v tom, že se na kontinuálně posouvanou fólii nejprve v pravidelných odstupech vytisknou soutiskové značky, podle nich se, obdobně jako u řešení známých, osadí RFID tágy obsahující na fólii přilepený RFID čip a na fólii natištěnou RFID anténu. Pak se ověří čitelnost tagů, případně se do nich čtečkou nahrají zákazníkem požadované informace a fólie se dělí na polotovary, z nichž každý obsahuje jeden RFID tag. Tyto polotovary se pak zpracovávají na finální obaly.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se na rubové straně fólie o tloušťce 0,05 až 0,2 mm z materiálu vybraného ze skupiny zahrnující LDPE, PP, PET a PA vytvoří soutiskové značky a podle nich se pak nejprve na lícovou stranu fólie nalepí RFID čipy ve formě die-strap s konektoiy pro anténu (křidélky) tak, že vodivé kontakty jsou orientovány směrem vzhůru od fólie. Následně se pak lícová strana fólie v oblastech čipů přímo potiskne obrazci customizovaných RFID antén tak, aby jejich konce překryly vodivé kontakty příslušného čipu. Při tom se k potisku použije vodivá tisková vodou ředitelná barva o viskozitě (dle DIN 4) 22 až 35 s, obsahující 3 až 7 % pevné složky s funkční složkou tvořenou částicemi stříbra nebo mědi povrchově upravené stříbrem.

- 1 CZ 306134 B6

Jako fólie se s výhodou použije fólie z LDPE o tloušťce 0,05 až 0,2 mm, biaxiálně orientovaná fólie z PP o tloušťce 0,02 až 0,08 mm, fólie z PET o tloušťce 0,02 až 0,08 mm nebo fólie z PA o tloušťce 0,04 až 0,08 mm.

K nalepení RF1D čipu se s výhodou použije nevodivé bezrozpouštědlové lepidlo na bázi polyuretanu.

Fólie s čipy a potiskem antén se pak může s výhodou překrýt a laminací spojit s další krycí fólií tak, že každý z tagů je pak uložen v prostoru mezi dvěma fóliemi.

Hlavní přínos řešení podle vynálezu spočívá v použití dostupné modifikace čipů (die- strap čip s konektory a orientací vodivých kontaktů směrem nahoru) v kombinaci s využitím technického prvku - tiskové značky, využívaného v tiskových technikách pro dosažení soutisku barev, v tomto vynálezu využitého pro přesnou lokalizaci objektů aplikovaných ve třech operacích a), b), c):

a) soutisk běžného grafického motivu na fólii, pořízeného v předchozím výrobním kroku,

b) lokalizace čipu na opačné straně téže fólie do určeného místa, c) následně na téže straně fólie jako ad b) tisku antény.

Přesnost požadovaná pro dosažení funkčního spojení čipu a antény je u způsobu výroby podle vynálezu v řádu milimetrů, tedy o řád nižší přesnost než u řešení podle dosavadního stavu techniky. To má zásadní význam z hlediska snížení výrobních nákladů.

Přínos laminace krycí fólií, provedené v následujícím výrobním kroku, je především ve splnění legislativně hygienických požadavků - tzn. v oddělení tágu od přímého styku s balenou potravinou. Současně je řešena i jeho ochrana před okolními vlivy. Sekundární přínos laminace spočívá v zabezpečení neoddělíteInosti tágu od fólie i na těch místech obalu, které jsou nedostupné pro vizuální kontrolu neporušenosti obalu.

Objasnění výkresů

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží přiložený výkres, kde představuje:

obr. 1 - schéma postupu ukládání RFID čipů a tisku obrazců customizovaných RFID antén, obr. 2 - schéma následné laminace.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

V příkladném provedení způsobu výroby inteligentního obalu (viz obr. 1) na bázi fólie opatřené identifikačním RFID tágem byly nejprve na rubovou stranu kontinuálně posunované fólie 3 v daném příkladu z LDPE o tloušťce 0,05 až 0,2 mm natištěny soutiskové značky 4. Podle nich pak byly nejprve na lícovou stranu fólie nalepeny RFID čipy 1 ve formě die-strap s konektory pro anténu (křidélky) tak, že vodivé kontakty jsou orientovány směrem vzhůru od fólie.

Použité RFID čipy měly následující parametry a vlastnosti:

splňují standardy EPCGlobal™ Gen2 (v. 1.0.9) a ISO/IEC 18000-6C, pracují na frekvenci 860 až 960 MHz, komunikace je možná prostřednictvím induktivní i backscatter vazby. Podporovány

-2CZ 306134 B6 jsou volitelné Gen2 příkazy (zápis a mazání po blocích). Čipy mají 192-bit paměti, 96-bit paměti pro EPC, 32-bit pro přístupové heslo, 32-bit pro deaktivační heslo, 32-bit paměť TID. Tepelná odolnost čipu je 150 °C, maximálně po dobu 1 min., kolmý tlak na čip maximálně 10 N/mm², při ohybu přes povrch válce je minimální průměr válce 15 mm.

K nalepení RFID čipu bylo použito nevodivé dvoj složkové bezrozpouštědlové lepidlo na bázi polyuretanu. Pracovní teploty při nanášení a kašírování byly 30 až 60 °C, nanášená gramáž lepidla 1,2 až 2 g/m².

Následně pak byla lícová strana fólie v oblastech čipů přímo potištěna obrazci customizovaných RFID antén 2 tak, aby jejich konce překryly vodivé kontakty příslušného čipu. K potisku byla použita vodivá tisková vodou ředitelná barva o viskozitě 22 až 35 s (DIN4), obsahující 3 až 7 % pevné složky. Funkční složkou byly částice stříbra, popř. mědi povrchově upravené stříbrem. Potisk byl proveden přenosem s gramáží v mokrém stavu 16 g/m². Teplota sušení vrstvy potisku byla max 110 °C, plošný odpor natištěné antény 10 až 20 Ω/čtverec.

Příklad 2

Způsob výroby inteligentního obalu i použité materiály byly shodné s příkladem 1. Fólie s čipy a potiskem antén byla ale následně překryta a laminací spojena s další krycí fólií 5 tak, že každý ztagů je pak uložen v prostoru mezi dvěma fóliemi 3, 5 (viz obr. 2). Válce laminačního ústrojí byly temperovány na 30 až 80 °C, tlak laminačního válce byl maximálně 6 Atm.

Příklad 3

Způsob výroby inteligentního obalu odpovídal příkladu 1 nebo 2, byla však použita fólie 3 z BOPP o tloušťce 0,02 až 0,08 mm.

Příklad 4

Způsob výroby inteligentního obalu odpovídal příkladu 1 nebo 2, byla však použita fólie 3 z PET o tloušťce 0,02 až 0,08 mm.

Příklad 5

Způsob výroby inteligentního obalu odpovídal příkladu 1 nebo 2, byla však použita fólie 3 z PA o tloušťce 0,04 až 0,08 mm.

Claims

1. Způsob výroby inteligentního obalu na bázi fólie opatřené identifikačním RFID tágem spočívající v tom, že se na kontinuálně posouvanou fólii nejprve v pravidelných odstupech vytisknou soutiskové značky, podle nich se osadí RFID tágy obsahující na fólii přilepený RFID čip a na fólii natištěnou RFID anténu, ověří se čitelnost tagů, případně se do nich čtečkou nahrají zákazníkem požadované informace, fólie se dělí na polotovary, z nichž každý obsahuje jeden RFID tag a ty se pak zpracovávají na finální obaly, vyznačující se tím, že se na rubové straně fólie (3) o tloušťce 0,05 až 0,2 mm z materiálu vybraného ze skupiny zahrnující LDPE, PP, PET a PA vy

-3CZ 306134 B6 tvoří soutiskové značky (4) a podle nich se pak nejprve na lícovou stranu fólie (3) nalepí RFID čipy (1) ve formě die-strap s konektory pro anténu (křidélky) tak, že vodivé kontakty jsou orientovány směrem vzhůru od fólie (3) a následně se lícová strana fólie (3) v oblastech čipů (1) přímo potiskne obrazci customizovaných RFID antén (2) tak, aby jejich konce překryly vodivé kontakty příslušného čipu (1), při čemž k potisku se použije vodivá tisková vodou ředitelná barva o viskozitě (dle DIN 4) 22 až 35 s, obsahující 3 až 7 % pevné složky s funkční složkou tvořenou částicemi stříbra nebo mědi povrchově upravené stříbrem.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako fólie (3) se použije fólie z LDPE o tloušťce 0,05 až 0,2 mm.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako fólie (3) se použije biaxiálně orientovaná fólie z PP o tloušťce 0,02 až 0,08 mm.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako fólie (3) se použije fólie z PET o tloušťce 0,02 až 0,08 mm.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako fólie (3) se použije fólie z PA o tloušťce 0,04 až 0,08 mm.

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k nalepení RFID čipu se použije nevodivé bezrozpouštědlové lepidlo na bázi polyuretanu.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že lícová vrstva fólie (3) s čipy (1) a potiskem antén (2) se překryje a laminací spojí s další krycí fólií (5) tak, že každý z tagů je pak uložen v prostoru mezi dvěma fóliemi (3,5).