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RFID在印刷上的应用及制印技术

发布时间:2021-06-17 21:34:21 阅读: 来源:吊扇厂家

RFID在印刷上的应用及制印技术

在包装及防伪领域,传统的条形码标签得到广泛应用,但随着人们对商品的生产、贮运、保质、防伪、管理等诸多方面更高更全的信息需求,这种条形码标签显然已力不从心了,它不但无法提供商品生产、管理等方面的信息,不能警示商品保质需要的温度等信息,在防伪效果上,也由于其印刷单一,容易仿造而逐渐失去商品的防伪效果。随着科技的进步及在标签制作领域的应用,一种全新、多功能、有良好防伪效果的智能标签已开始广泛应用,它将为标签制印带来新的生机和活力。

RFID 的主要特点

RFID(Radio Frequency Identifica-tion)即无线射频识别系统,也称为无线 IC 标签、电子标签、感应式电子芯片、感应卡、非接触卡等,它是一种透过无线电波来达到非接触的资料存取的技术,可透过无线通讯结合资料存取技术,连结背后的资料库系统,形成一个庞大且串连在一起的系统。一个完整的 RFID 系统包含读取机、感应器或晶片、天线、软硬件系统等。其基本原理是,当卷标进入磁场区域后,接收读取器发出的信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息,或者主动发送某一频率的信号,读取器读取信息并译码后,送至中央信息系统进行有关的处理。

RFID 标签可分为被动式标签:本身不会自主发出资讯电波,由读取机发出电波产生讯号,RFID 标签的天线接收到磁场产生的感应电流,然后送出储存在晶片中的资讯给读取机接收判读。主动式标签:标签中除了有晶片和天线外,增加了电源,可以不断主动发出资料讯号,给读取机接收判读。

归纳起来,RFID 主要有如下特点:

(1)数据的读写功能:只要通过 RFID 即可不需接触,直接读取讯息至数据库内,且可一次处理多个标签,并可以将物流处理的状态写人标签,供下一阶段物流处理的读取判断之用。

(2)容易小型化和多样化的形状:RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状之限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外,RFID 更可往小型化与多样型态发展,以应用在不同产品中。

(3)耐环境性:纸张一受到脏污就会看不到其上的信息,但 RFID 对水、油和药品等物质却有强力的抗污性。RFID 在黑暗或脏污的环境之中,也可以读取数据。

(4)可重复使用:由于 RFID 为电子数据,可以反复被覆写,因此可以回收标签重复使用。如被动式 RFID,不需要电池就可以使用,没有维护保养的需要。

(5)穿透性:RFID 若被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆的话,也可以进行穿透性通讯。不过如果是铁质金属的话,就无法进行通讯。

(6)数据的记忆容量大:数据容量会随着记忆规格的发展而扩大,未来物品所需携带的资料量愈来愈大,对卷标所能扩充容量的需求也增加,对此 RFID 不会受到限制。

RFID 在印刷领域的主要应用

事实上,RFID 技术早在二次世界大战就已开始研究应用,当时英国曾用 RFID 以确认进机场的是否为己方的飞机,以免遭误击。RFID 等于是一种可以不接触就可以读取上面资料的标签,因此应用的范围非常广,例如,门禁管制(人员出入门禁监控、管制及上下班人事管理);资产加收和废物管理(栈板、货柜、台车、笼车等可回收容器管理;垃圾回收处理、废弃物管控系统等等);货物管理和仓储物资处理(航空运输的行李识别,存货、物流运输管理;仓库存物清点、物资控制系统);医疗应用(医院的病历系统、危险或管制之生化物品管理);交通运输(高速公路的收费系统);防盗应用(超市的防盗、图书馆或书店的防盗管理);动物监控(畜牧动物管理、宠物识别、野生动物生态的追踪);自动化控制(汽车、家电、电子业之组装生产);联合票证(联合多种用途的智能型储值卡、红利积点卡)等诸多方面。

在印刷领域,RFID 将逐渐替代传统的条形码标签。专家预测,RFID 技术能在未来几年对包装、防伪印刷和纸张产生重要影响。对于印刷领域来说,在 RFID 生产中,可利用印刷技术生产RFID 的天线,这给印刷业带来新的发展契机。

RFID 在物流、管理方面的应用目前已越来越多。在国外,美国最大的零售商沃尔玛已于 2005年 1 月开始要求上游各大供应商,在供货的货栈上加入 RFID,2006 年底全面使用 RFID。

RFID 的制印技术

RFID 制作与传统标签的印刷有着很大的区别,目前,我国传统的标签印刷技术已具有很高的水平,商标印刷业中不乏有丰富经验的企业,也生产出许多设计精美和高品质的产品,但对于RFID,有人认为它并无特殊之处,只要用普通标签给它外覆一件美丽的外衣,这对于高品质标签的制印企业来说并不困难,但这样单纯地添加美丽外衣的 RFID,对于它的高附加值却会造成重要的损失。那么,与传统标签印刷相比,RFID 印刷有什么特点呢?首先,从 RFID 的定义上来看,智能是指由芯片、天线等组成的射频电路;而标签是由标签印刷工艺使射频电路具有商业化的外衣。从印刷的角度来看,RFID 的出现会给传统标签印刷带来更高的含金量。RFID 的芯片层可以用纸、PE、PET 甚至纺织品等材料封装并进行印刷,制成不干胶贴纸、纸卡、吊标或其他类型的标签,芯片是 RFID 的关键,由其特殊的结构决定,不能承受印刷机的压力,所以,除喷墨印刷外,一般是采用先印刷面层,再与芯片层复合、模切的工艺。

(1)印刷方法。印刷主要是以丝印刷为首选,这主要是丝印刷在集成电路板、薄膜开关等方面的印刷质量是其他印刷方法所无法企及的,在 RFID 印刷中,要使用导电油墨,而印刷导电油墨较好的丝是镍箔穿孔。它是一种高技术丝,它不是由一般的来满足他们的户外生活的需要金属或尼龙等丝线编织成的丝,而是由镍箔钻孔而成箔,孔呈六角形,也可用电解成形法制成圆孔形。整个面平整匀薄,能极大地提高印迹的稳定性和精密性,用于印刷导电油墨、晶片及集成电路等高技术产品效果较好,能分辨 0.1mm 的电路线间隔、定位精度可达 0.01mm。

(2)导电油墨的应用。导电油墨是一种特种油墨,它可在 UV 油墨、柔版水性油墨或特殊胶印油墨中加入可导电的载体,使油墨具有导电性。导电油墨主要是由导电填料(包括金属粉末、金属氧化物、非金属和其他复合粉末)、连接剂(主要有合成树脂、光敏树脂、低熔点有机玻璃等)、添加剂(主要有分散剂、调节剂、增稠剂、增塑剂、润滑剂、抑制剂等)、溶剂(主要有芳烃、醇、酮、酯、醇醚等)等组成,导电油墨是一种功能性油墨,在印刷中主要有碳浆、银浆等导电油墨。碳浆油墨是一液型热固型油墨,成膜固化后具有保护铜箔和传导电流的作用,具有良好的导电性和较低的阻抗;它不易氧化,性能稳定,耐酸、碱和化学溶剂的侵蚀;具有耐磨性强,抗磨损、抗热冲击性好等特点。银浆油墨是由超细银粉和热塑性树脂为主体组成的一液型油墨,在 PET、PT、PVC 片材上均可使用,有极强的1般可实现载荷、应变、位移3种控制模式附着力和遮盖力,低温固化,可控导电性和很低的电阻值。另外,将具有导电性的纳米级碳墨加入油墨制成的导电油墨,也可将导电油墨中金属粉(如银粉)制成纳米级银粉来制造导电油墨,这种导电油墨不仅印刷的膜层薄且均匀光滑,性能优良,而且还可大量节省材料。

在 RFID 制印中,导电油墨主要用于印制 RFID 大线,替代传统的压箔法或腐蚀法制作的金属天线。它具有两个主要的优点,首先,传统的压箔法或腐蚀法制作的金属天线,工艺复杂,成品制作时间长,而应用导电油墨印刷天线是利用高速的印刷方法,高效快速,是印刷天线和电路中首选的既快又便宜的方法。如今,导电油墨已开始取代各频率段的蚀刻天线,如超高频段(860MHz~950MHz)和微波频段(2450MHz),用导电油墨印刷的天线可以与传统蚀刻的铜天线相比拟。此外,导电油墨还用于印制 RFID 中的传感器及线路印刷。其次,传统的压箔法或腐蚀法制作的金属天线要消耗浪费金属材料,成本较高,而导电油墨的原材料成本要低于传统的金属天线,这对于降低 RFID 的制作成本有很大的意义。

(3)独特的工艺要求。在 RFID 制印中,对制作工艺有其独特的要求,主要应注意高成品率、厚纸印刷和复合加工。

在高成品率上,由于 RFID 本身的价值要高于普通印刷标签许多倍,所以给企业带来高利润的同时,印刷品高成品率尤为重要。尤其是许多产品都要求多色 UV 墨印刷、上光、上胶,印量大的标签大多数还采用卷到卷印刷或无接口印刷(通花)等方式加工,由于加工工序多,也加大了成品的筛选难度。

对于厚纸印刷,在卡纸加工中,必须注意设备对 350 克厚的卡纸要有良好的印刷适性,卡对环境和企业而言纸印刷中要保持纸带的张力稳定,保证印刷累计套印误差降到最小。因此,如果每个画面都套印很准,但是画面之间的间距产生误差较大,也会给 RFID 印刷后的复合和模切工序造成麻烦。至于复合加工,它是 RFID 加工中的关键工序,不仅要求每个标签之间的尺寸不会因为张力变化而改变,而且对于薄膜类材料,还要考虑拉伸变形造成标签间距增加程度,并做适当调整。

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