フランスの研究者、紙会社が紙にNFC印刷方法をリリース

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グルノーブルアルプス大学の研究者は、PowerCoat用紙上に金属ベースのインクを使用して、NFC(Near Field Communication)13.56MHz RFIDタグに電子機器を印刷する方法を開発しました。このシステムは、タグのループアンテナを作成するための2つの印刷方法と3つの焼結方法でテストされた。この研究はガルダンにあるプロヴァンスのセンター・デ・サン・テティエンヌの研究員モハメド・サダウォイ(Mohamed Saadaoui)と行った。


この研究は、電子回路の印刷用に設計されたArjowigginsブランドの紙製品であるPowerCoatを使用して、製紙会社Arjowigginsが主催するVictorThénotの博士論文として行われました。


このプロジェクトは、「紙への金属ベースのインクの印刷と選択焼結、工業生産のためのRFID-HFループの電気的特性の最適化」と題されています。 Thénotの博士論文の防衛は、2017年7月に行われ、現在紙の形でリリースされています。


ほとんどのNFCタグおよび他のパッシブRFIDタグは、エッチングされた銅またはアルミニウムのアンテナおよびポリイミド基材、またはPET、PENまたはPVC材料に適用されたチップから構築される。あるいは、エレクトロニクスが印刷される場合、これは、典型的には、プラスチック基板上の導電性インクを使用して達成される。しかし、グルノーブル・アルプスの研究者は、プラスチック基板を用いたタグの印刷バージョンと非印刷バージョンの両方が、有意な二酸化炭素排出量を有することに注意している。


このグループは、再生可能なソリューションを提供する方法を模索していたと、グルノーブル・アルプス大学の研究エンジニアであるDenis Curtilは、紙に印刷されたRFIDタグを使って、優れたパフォーマンスを提供していると説明しています。彼らは、RFIDタグでより一般的に使用されるプラスチック製のリサイクル不可能な材料に、タグメーカーに紙の代替品を提供するために、印刷可能なタグシステムを設計しました。


紙に存在するセルロース繊維は、地球上で最も豊富なポリマーとして働き、研究者は言う。そして、印刷された電子機器の基材として役立つ再生可能な供給源を提供する。グルノーブル・アルプス大学の准教授でプロジェクトの上司であるNadègeReverdy-Bruasは、「この基材は紙であり、この資源はバイオベースで再生可能でリサイクル可能である」と述べています。 「もう一つの利点は、プリントエレクトロニクス専用の他の基板に比べて低コストです。



グルノーブル・アルプスの研究者は、処理中に最高180℃の加熱に耐える紙を必要としました。チームは、180度以上の熱を必要とせずに、紙の上のインク材料を導電性にするインクの塗布に続いて焼結プロセスを使用した。研究者は、スクリーン印刷とフレキソ印刷の2つのプロセスを使用してタグを印刷しました。それぞれの場合、4回転パターンのNFCアンテナループが作成されました。その後、厚さなどのタグのインク幾何学的特性を測定し、電気的性能を試験した。


スクリーン印刷の場合、ポリエステルメッシュスクリーンを備えたASM SMT Solutions DEK Horizo​​n 03iプリンタを使用して、PowerCoat紙上にアンテナを印刷した。得られたタグReverdy-Bruasは、電気的性能に関して、微粒子インクの最高品質であることを証明しました。


フレキソ印刷ロールツーロールプロセスは、アニロックス彫刻されたシリンダーと流体インクとで構成されていました。この方法では、インクを印刷版(レリーフ中のフォトポリマー)上に転写し、次いで紙基材上に転写した。 Curtil氏は、「このプロセスの利点の1つは、紙やプラスチックに包装やラベリングに広く使用されていることです」と述べています。


フレキソ印刷版は、30センチメートル幅のリールと2つの熱風乾燥機を備えたリールツーリール機と、毎分8メートルの速度で赤外線とAdphos-NIRドライバーで構成されています。しかし、この方法の品質は3つのうち最低のものでした。電気的性能の点で最終的な結果は、マイクロ粒子を用いたスクリーン印刷よりも幾分低かった。


焼結は紙上でうまくいきました。 NFCタグは、化学エッチングされたタグの感度での質問に応答しなかった。しかし、Curtilによると、スマートフォンに内蔵されたNFCリーダーを介してタグを読み取るほとんどのNFCアプリケーションを有効にするにはまだ十分に機能していました。


Reverdy-Bruas氏は、このNFC印刷方法を使用することで、プラスチック版より安価で再生可能であるばかりでなく、紙製品に簡単に組み込むことができると述べています。 「すべての印刷メディアにインテリジェンスを統合することが可能になりました。

Last update: Dec 20, 2017

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