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根據(jù)Technavio最新的報(bào)告預(yù)計(jì),全球智能包裝市場將以近8%的復(fù)合年增長率增長,到2019年超過310億美元。智能包裝正日益成為產(chǎn)品功能的延伸,并成為集成各種創(chuàng)新技術(shù)手段的載體,高新技術(shù)的浪潮將包裝推向了更高的發(fā)展境界,智能包裝即將成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)下一個(gè)風(fēng)口!
近年來,隨著材料科學(xué)、現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,帶動了智能包裝的飛速的發(fā)展。第一代智能包裝技術(shù)基于光學(xué)/視覺識別,側(cè)重于通過光學(xué)特性解決防偽、追蹤、防盜等問題,其特點(diǎn)是只利用一種技術(shù);有別于第一代智能包裝技術(shù),第二代智能包裝技術(shù)將融合印刷電子、RFID、柔性顯示等新型技術(shù),使商品及其包裝對于人類更具有親和力,使人機(jī)交互式溝通更為便捷,使得“智能”包裝更加主動地呈現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)特性。
據(jù)IDTechEx預(yù)測,10年內(nèi)電子智能包裝設(shè)備的全球需求額將迅速增長至14.5億美元。電子包裝(e-packaging)市場的主要服務(wù)對象仍將以擁有電子功能的包裝消費(fèi)品(CPG)為主,其10年內(nèi)的總產(chǎn)品數(shù)量將增至145億件。當(dāng)前國外已有相當(dāng)數(shù)量的成熟應(yīng)用案例,并成立了相應(yīng)的行業(yè)組織指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,而國內(nèi)目前智能包裝產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,然后對于用戶需求和應(yīng)用環(huán)境絲毫不亞于國外,在未來的2-3年,智能包裝市場必將成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新的藍(lán)海。
智能包裝分為功能性材料智能包裝、結(jié)構(gòu)性智能包裝、信息型智能包裝,其中又涉及到保鮮技術(shù)、水溶膜包裝技術(shù)、二維碼技術(shù)、包裝性與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)、便攜包裝技術(shù)、紋理防偽技術(shù)、磁共振射頻防偽識別技術(shù)、食品安全溯源方案技術(shù)等。
近些年來逐漸備受矚目的印刷電子技術(shù),更是將傳統(tǒng)的印刷工藝應(yīng)用于制造電子元器件和產(chǎn)品,其最大特點(diǎn)是它們不依賴于基底材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體性質(zhì),可以以薄膜形態(tài)沉積到任何材料上。在絕大多數(shù)的智能包裝應(yīng)用中,都可以通過整合印刷電子技術(shù),實(shí)現(xiàn)更多“智能”屬性,例如在倉儲、運(yùn)輸、銷售過程中的質(zhì)量信息記錄與表現(xiàn)等,并具備柔性、環(huán)保、低成本等優(yōu)勢。
智能包裝在保護(hù)、服務(wù)、信息等方面的強(qiáng)大功能,使其在藥品、食品、日用化學(xué)品、物流等領(lǐng)域運(yùn)用越來越廣泛。除了延長食品、飲料、藥品和其他產(chǎn)品的保質(zhì)期以外,這些智能包裝還承擔(dān)著提高產(chǎn)品可追溯性的重?fù)?dān)。
1、食品智能包裝:指示食品是否變質(zhì)(TTI技術(shù)),延長保鮮期;
2、藥物智能包裝:保證藥物質(zhì)量,提高服藥的準(zhǔn)確性和方便性;
3、日化用品智能包裝:化妝品;
4、其它智能包裝應(yīng)用:包括庫存管理、購物導(dǎo)向和互動(產(chǎn)品深度介紹)、防偽及品牌保護(hù)、質(zhì)量和安全、防止產(chǎn)品換包,以及附加新型的功能等。
國內(nèi)外智能包裝發(fā)展差異化
一般國外僅將溫度-時(shí)間歷史記錄標(biāo)識(TTI)、被包裝食品內(nèi)微生物滋生指示標(biāo)識(MGI)、光致變色指示標(biāo)識、受到物理沖擊標(biāo)識、滲漏、微生物污染標(biāo)識、無線電射頻標(biāo)簽(RFID)、DNA(脫氧核糖核酸)標(biāo)簽等定義為智能包裝;而將氣調(diào)包裝、抗菌包裝、乙烯吸附包裝、吸氧包裝、自加熱/自冷卻包裝、異味的吸附包裝、芳香味的釋放包裝、吸濕包裝等定義為功能包裝。
在功能包裝方面,國內(nèi)的氣調(diào)包裝、芳香味的釋放包裝還比較成熟;氣體吸附類型包裝(吸濕、吸乙烯、吸氧)一般采用香袋的形式,技術(shù)含量不高,而國外開發(fā)出的氣體吸附包裝,已可將無毒的吸附劑共混到薄膜樹脂內(nèi)部;其他的功能包裝和很多的智能包裝在我國還幾乎處于空白。
RFID(識別射頻)電子標(biāo)簽是國內(nèi)民眾較為熟知的一個(gè)領(lǐng)域。在2008年北京奧運(yùn)會上、政府對藥品和食品加強(qiáng)監(jiān)管力度方面等的加大,都推動了我國對RFID電子標(biāo)簽的使用,在物流、包裝、零售、制造等行業(yè)有較多應(yīng)用。智能識別技術(shù)在一些領(lǐng)域(如藥品、高檔食品)會得到應(yīng)用。
當(dāng)前主要相關(guān)行業(yè)公司如斯道拉恩索、BASF、AveryDennison、Smartrc和醫(yī)藥包裝CCL都在布局智能型包裝相關(guān)的產(chǎn)業(yè)和方案?;谖⑿蛡鞲衅骷夹g(shù)進(jìn)行環(huán)境檢測,如溫度、濕度、振動、壓力、紫外、光照、氣體、位置等記錄,并通過射頻識別技術(shù)或其他無線通信技術(shù)同智能手機(jī)或其他終端進(jìn)行無縫連接,達(dá)到人“包”溝通。例如Avery Dennison公司設(shè)計(jì)的NFC溫度檢測標(biāo)簽方案,可以直接集成到包裝內(nèi),從而可以實(shí)時(shí)檢測溫度并通過NFC傳送到智能手機(jī)上。
在食品、藥品和儀器包裝方面,需要監(jiān)控整個(gè)物流和倉儲的環(huán)境參數(shù)如:溫度、濕度、振動和壓力等。這一類行業(yè),智能包裝顯得更為重要。
我們看到一些藥品的包裝盒已經(jīng)可以顯示溫度和提示用戶按時(shí)服藥的功能。這類包裝通過內(nèi)置紙電池和微處理器的完整系統(tǒng),達(dá)到上述發(fā)光發(fā)聲功能。目前一些芯片公司如ST開發(fā)設(shè)計(jì)的NFC標(biāo)簽可以發(fā)出PWM信號,如果用來驅(qū)動簡易蜂鳴器,來設(shè)計(jì)出發(fā)聲的包裝,再通過NFC標(biāo)簽的能量捕獲功能來設(shè)計(jì)出發(fā)光的包裝。
還有一些公司設(shè)計(jì)出通過手機(jī)的NFC場強(qiáng)供電給集成在包裝內(nèi)發(fā)光NFC標(biāo)簽,可以在包裝上顯示出不同的顏色的字體、光標(biāo)等來標(biāo)識產(chǎn)品的特性和狀態(tài),從而做到既可以與用戶手機(jī)進(jìn)行互動溝通也可以直觀顯示出來。
隨著集成電路發(fā)展,很多公司推出內(nèi)置傳感器的NFC標(biāo)簽或UHF標(biāo)簽,今后的RFID標(biāo)簽不僅僅具備原有的射頻識別技術(shù)的功能,還具備采集其他信息的功能。使智能包裝真正做到連接兩個(gè)世界,提高產(chǎn)品附加值,改善用戶體驗(yàn),增強(qiáng)用戶粘度。
包裝在智能化升級的過程中,會遇到最大成本的問題,上述眼花繚亂、功能強(qiáng)大卻是普通包裝無法承受的,因此仍舊需要相對低成本的智能解決方案。包裝終究是為生產(chǎn)、物流、零售、用戶服務(wù),能同時(shí)滿足上述環(huán)節(jié)的最低成本方案---NFC就顯得特別合適,這也是近期眾多國內(nèi)包裝制造公司評估和選擇NFC最多的原因。通過拓展增加NFC標(biāo)簽的原有各種功能,像EAS防盜、Tamper防拆、加密或電子簽名防偽、易碎防轉(zhuǎn)移、存儲單元分區(qū)保存渠道數(shù)據(jù)、Counter來計(jì)數(shù)等來提升NFC標(biāo)簽在包裝中的完美應(yīng)用與智能手機(jī)相配合,從而達(dá)到智能化目的。在ISO15693 TYPE5標(biāo)簽正式被NFC Forum采用以后,可以完全兼容NFC手機(jī)。ISO15693 TPYE5 NFC標(biāo)簽可以用來作為生產(chǎn)和物流階段的遠(yuǎn)距離讀寫,其支持EAS電子防盜和手機(jī)操作,在零售和用戶可以方便采用。當(dāng)然雙頻(UHF+HF)方案也是一個(gè)很好的選擇。