Smart Packaging 智慧包裝
一、發展智慧包裝行業的基礎技術已形成
智慧包裝,指透過創新思維,在包裝中加入了更多機械、電氣、電子和化學性能的等新技術,使其既具有通用的包裝功能,又具有一些特殊的性能,以滿足商品的特殊要求,和特殊的環境條件。
近些年來逐漸備受矚目的印刷電子技術,更是將傳統的印刷技術,應用於製造電子元器件和產品,其最大特點,是它們不依賴於基底材料的導體或半導體性質,以薄膜形態沈積到任何材料上。在絕大多數的智慧包裝應用中,都可以透過整合印刷電子技術,實現更多「智慧」屬性。
智慧包裝應用在幾乎所有的產品應用領域,例如電子產品、食品、飲料、醫藥、生活用品等,並且在倉儲、運輸、銷售過程中,可即時實現品質資訊記錄,具備柔性、環保、低成本等優勢。
二、智慧包裝領域專利概況
在全球,透過專利檢索發現, 在智慧包裝領域領域專利申請數量,從 20 世紀 80 年代左右開始成長,到 2016 年左右達到每年將近 4000 件,然而發展速度不如印刷電子領域。按照專利受理的國家來區分,美國處於絕對領先地位 (84%),其次為 WIPO (7%), 其他地區和國家都較少,其中,中國 2%,居第五位 (以上扇形圖)。
從專利申請人角度,Samsung 在智慧包裝領域以 7504 件專利申請,排在絕對領先地位,其他排名前十的全球科技公司包括:1家荷蘭公司( Philips),4 家美國公司(IBM、Micron、Tyco Electronics、Intel),2 家日本公司(Semiconductor Energy Lab 和Renesas), 1 家澳洲公司(Silverbrook),和另外 1 家韓國公司( LG),顯示這些先進國家的這些跨國科技企業,在印刷電子技術領域,擁有較強的技術儲備和技術實力。
智慧包裝領域全球專利發展及佈局
而在對岸中國範圍,該領域專利申請數量從 2000 年的 2 件迅猛成長至 2016 年的 102 件, 然而目前在全球仍然所佔比例不大,仍然有較大的發展空間。從專利申請人角度,該領域專利申請數目,排在前列的申請人仍然是跨國科技企業,包括 Samsung (韓國)和 Philips (荷蘭)等。
三、智慧包裝技術領域分析
目前智慧包裝技術,按照其產品的目的不同,可以分為活性包裝(active packaging)亞技術領域,和智慧包裝(intelligent packaging)亞技術領域。
A)活性包裝亞技術領域:
活性包裝技術主要是,在一個被動包裝中,對其內部儲存的物品,提供一系列主動控制,如微生物控制、抗腐蝕控制、濕度控制、氣體控制等等,因此被廣泛應用於食品、醫藥,以及個人保健品領域。
主要的活性包裝技術,可以包括氣體(如氧氣和乙烯)吸附系統(gas scavengers)、抗菌劑釋放系統、防腐控制系統、水分吸附系統等。其中,氣體控制以及防腐控制,在活性包裝技術中的專利數目較多,而微生物控制以及濕度控制的專利數目較少(見下圖)。
最近 3 年活性包裝技術,在上述亞領域的居於前三的 IPC 分類如右表格所示,它們代表了活性包裝技術在其各個亞領域內的研究熱點。從申請人角度,專利申請表現搶眼的科技公司包括Merck(德國)、Dow (美國)、Anacor (美國)等等
最近 3 年活性包裝技術,在上述亞領域的居於前三的 IPC 分類如右表格所示,它們代表了活性包裝技術在其各個亞領域內的研究熱點。從申請人角度,專利申請表現搶眼的科技公司包括Merck(德國)、Dow (美國)、Anacor (美國)等等
B)智慧包裝亞技術領域:
智慧包裝技術主要是針對商品從原材料採購、生產、包裝、運輸及儲存等環節的資訊,具有執行智慧功能的包裝技術,其中包括檢測、辨識、記錄、追蹤、連接網路等等。為實現上述功能,智慧包裝技術通常包括,安裝在包裝件外部或者內部的指示器(indicator)或感測器(sensor) 。
透過安裝在內部的感測器,來指示商品的品質現狀;而透過外部的感測器或指示器,來檢測商品的外部儲存環境,如溫度、濕度等。這些資訊而後透過 RFID (Radio-frequency identification)標籤或 NFC (Near-field communication) 標籤等追蹤設備,可以記錄、追蹤商品在整個供應鏈中的資訊,並連接至網路。
智慧包裝亞技術領域,包括指示器、感測器、智慧油墨,和追蹤設備(如 RFID 和 NFC 等)等一系列技術。其中 RFID 技術在追蹤設備技術方面,處於比較主流的地位,其專利數目佔有所有追蹤設備技術的~65%,NFC 技術較少(~10%)。
最近 3 年智慧包裝技術,在上述亞領域的居於前三的 IPC 分類如右表格所示,它們代表了活性包裝技術,在其各個亞領域內的研究熱點(其中,RFID 和 NFC 在智慧包裝領域的研究熱點也一並列出)。從申請人角度,專利申請表現搶眼的科技公司,包括 3M(美國)、BASF(德國)、 Amcor(澳洲)、Avery Dennison(美國)等。
最近 3 年智慧包裝技術,在上述亞領域的居於前三的 IPC 分類如右表格所示,它們代表了活性包裝技術,在其各個亞領域內的研究熱點(其中,RFID 和 NFC 在智慧包裝領域的研究熱點也一並列出)。從申請人角度,專利申請表現搶眼的科技公司,包括 3M(美國)、BASF(德國)、 Amcor(澳洲)、Avery Dennison(美國)等。
四、行業前景可期
智慧製造是新一輪科技革命的核心,也是製造業數位化、網路化、智慧化的主攻方向。 隨著市場化進程的加快,國民收入的提高以及全球品牌商品的進入,一個相當大的零售和消費市場正在形成,市場的快速形成與成長,勢必拉動智慧包裝的迅速發展。
可以預見的是,隨著物聯網時代的到來,以及社會消費升級,部分領域從傳統包裝,升級成智慧包裝是必然的。不論是物聯網智慧包裝,還是功能性智慧包裝,其都存在巨大的想像空間,以及廣大的潛在市場。智慧包裝領域的專利申請,也將越來越多,越來越全面。
可以預見的是,隨著物聯網時代的到來,以及社會消費升級,部分領域從傳統包裝,升級成智慧包裝是必然的。不論是物聯網智慧包裝,還是功能性智慧包裝,其都存在巨大的想像空間,以及廣大的潛在市場。智慧包裝領域的專利申請,也將越來越多,越來越全面。
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