Papieren batterij en etiket met RFID-tag

Het recente congres van de mondiale branchevereniging voor actieve en intelligente verpakkingen, AIPIA, in Amsterdam was weer een walhalla van allerlei technische noviteiten. Dat is op zich geen nieuws in deze groeimarkt waar actieve en intelligente features steeds meer in de belangstelling komen van bran-downers. Wat wel opviel was dat papierfabrikanten van mondiale allure hun eerste voetschreden in deze markt zetten: Billerud-Korsnäs met een op papiervezels gebaseerde batterij in eenzelfde soort verpakking en Stora Enso met een volledig geprinte RFID-tag, genaamd Eco RFID-tag.Hoe opwarming van de aarde uiteindelijk kan leiden tot een milieuvriendelijke batterij. En dus tegelijkertijd weer kan zorgen voor terugdringen van de CO2-voetafdruk. Zie hier in een notendop de ontstaansgeschiedenis en het effect van een nieuwe papieren batterij. Papierfabrikant BillerudKorsnäs lanceerde de wereldprimeur ervan en presenteerde deze op het jongste AIPIA-congres.Lars Sandberg, projectmanager innovatie strategie R&D Tech Center Fiber Materials bij de papierfabrikant vertelt in een toelichting dat het idee is ingegeven door een researchteam van de Universiteit van Uppsala. Zij zocht onder leiding van Maria Strömme naar een oplossing voor de enorme algengroei in de Oostzee, gedurende de zomer. Daarop ging de universiteit op zoek naar een nuttige toepassing voor deze waterplant. In combinatie met haar kennis over geleidende polymeren kwam zij tot de oplossing van algen als een - net als papier - hernieuwbaar en tevens energiegeleidend materiaal. En materiaal dat geleidt kun je ook als energieopslag oftewel batterij gebruiken.De universiteit van Uppsala is daar tien jaar mee bezig geweest, vertelt Sandberg. Bille-rudKorsnäs stapte vervolgens anderhalf, twee jaar geleden in deze ontwikkeling. Zij slaagde erin om dezelfde functionaliteit die de algenvezels hebben, energieopslag met behulp van elektrodes, te vertalen in papiervezels die dezelfde mogelijkheid hebben. Hoe de papierfabrikant dat voor elkaar heeft gekregen, is uiteraard het geheim van de smid. Daarbij is BK volgens Sandberg in staat om zowel een batterij voor eenmalig als voor meermalig gebruik te produceren en in dat laatste geval dus oplaadbaar.Ook BK wil hiermee twee doelen combineren. Het profileert zich enerzijds als bedrijf dat duurzaamheid hoog in het vaandel heeft en anderzijds veel ziet in actieve en intelligente verpakkingen. "Tien jaar geleden werd daar veel over gepraat, maar je ziet nu echt toepassingen op de markt komen", vertelt Sandberg.Hij ziet een aantal nuttige functies die net als verpakkingen met een gewone batterij een meerwaarde kunnen bieden aan verpakkingen. Bijvoorbeeld een track&trace-functie, zodat een verpakking door de hele keten is te volgen, gekoppeld aan bijvoorbeeld het temperatuurver-loop dat een product-verpakkingscombinatie heeft ondergaan, gedurende het transport door de hele logistieke keten. Een andere functie is die van voeding voor een display. Of bijvoorbeeld verlichting waarmee de branding van een bepaald product versterkt kan worden. Bijvoorbeeld als de verpakking oplicht als je haar opent of aanraakt.Daarvan afgeleid ziet Sand-berg vooral mogelijkheden in drie soorten markten waarin track&trace en/of het monitoren van een bepaald tempe-ratuurverloop heel belangrijk. Track&trace is van groot belang voor de logistieke markt en de combinatie met het monitoren van het temperatuurver-loop voor de farmaceutische en FMCG-industrie. Het tempe-ratuurverloop in de keten is immers van groot belang voor de conditie en houdbaarheid van het product als het uiteindelijk bij de eindklant of patiënt wordt afgeleverd. In dat laatste geval kan een deugdelijk werkend medicijn zelfs van levensbelang zijn. Dat laatste geldt ook voor de track&trace-functie die een medicijnverpakking moet hebben en waarmee de echtheid van een medicijn kan worden geconstateerd.Sandberg erkent dat het papier duurder is dan vergelijkbaar papier zonder deze batterij-faciliteit. Maar aan de andere kant is het weer goedkoper dan een externe batterij die op een andere manier in de verpakking geïntegreerd moet worden. Hij kan nog geen prijs of percentage geven hoeveel duurder dit verpakkingsmateriaal zal zijn. Dat hangt onder meer af van de schaal waarop het geproduceerd en afgezet kan worden.Om het papier zo goedkoop mogelijk te kunnen produceren, zoekt BK het DNA ook vooral in het opvoeren van de schaal. "Wij willen dit doen door het niet alleen in verpakkingspapier/karton aan te bieden maar ook in papier voor andere toepassingen, zoals bijvoorbeeld grafisch papier, waarin het ook een meerwaarde kan hebben.Qua timetable is het plan om het materiaal in het tweede kwartaal van 2019 op de markt te brengen, zodat converters daarmee testen kunnen gaan doen en vervolgens eventueel in product nemen. Hoe snel het materiaal als verpakkingsmateriaal daarna commercieel beschikbaar komt, hangt af van die testen en de bedrijven die de testen voor hun rekening nemen.De Fins/Zweedse papierreus Stora Enso presenteerde zich met een heel ander milieuvriendelijk product op het AIPIA-congres, namelijk een volledig geprinte RFID-tag inclusief antenne op papier. Sto-ra Enso benadrukt graag het milieuvriendelijke van haar recent ontwikkelde product door deze Eco RFID Tag te noemen. Daarbij is niet alleen de tag zelf milieuvriendelijk samengesteld c.q. geproduceerd maar ook het etiket waar het in geïntegreerd is. Lauri Huhtasalo, senior-manager technology en partnerships van Stora Enso voor intelligente verpakkingen, legt het verschil met een traditioneel RFID-tag als volgt uit. De structuur van deze laatstgenoemde bestaat uit een zeslaags laminaat plus een releaseliner. De opbouw vanaf de releaseliner ziet er als volgt uit: PSA-kleefmiddel, een PET-substraat, een PU-kleefmiddel, een antenne, een PSA-kleefmid-del en een oppervlakte papier. Daarbij is de antenne van de tag van metaal. Hiervoor wordt een metalen plaatje genomen waar de vorm met behulp van chemische middelen uit wordt 'gefreesd'. Bij de productie van een dergelijk RFID-etiket worden dus diverse kunststoffen gebruikt, die vervolgens in het volledig papieren RFID-label allemaal achterwege worden gelaten. Bovendien wordt er dus een chemisch - en dus milieuonvriendelijk - gebruikt om de antenne te produceren.Het nieuwe RFID-etiket van Stora Enso is daarentegen volledig van papier en bestaat maar uit drie lagen plus een releaseliner. De antenne is, net als de tag zelf, niet van metaal maar geprint. En daarmee claimt Stora Enso een primeur, want geprinte RFID-tags bestaan al wel maar nog geen met een geprinte antenne en evenmin in een volledig papieren etiket. Naast de lagere CO2-uitstoot bij de productie, kan het etiket na gebruik gewoon bij het oud-papier worden gegooid en op die manier mee worden gerecycled.De eerlijkheid gebiedt Stora Enso wel te zeggen dat de geprinte tag weliswaar met 90 tot 95 procent een uitstekende functionaliteit heeft maar nog niet de 100 procent van die van de traditionele tag. Dat heeft te maken met de grotere kwetsbaarheid van de antenne voor beschadiging ten opzichte van een metalen. Daarbij liggen de kosten om de nieuwe tag te produceren, nu nog, op hetzelfde niveau. Maar als de schaal van de productie omhooggaat, gaat deze prijs dalen en wordt ze zelfs goedkoper dan het traditionele etiket. Het papiergebaseerde etiket kan worden geïntegreerd in een verpakking zodat zij niet overdraagbaar wordt en daarmee een tamperp-roof-functie kan krijgen.Stora Enso heeft er flink wat werk van gemaakt, want het heeft voor de productie van de RFID-tag zelf een drukpers ontwikkeld. Welke druktechniek, offset, flexo, digitaal het daarbij gebruikt wil het concern in het kader van het geheim van de smid niet zeggen.Huthasalo meldt tot slot dat Stora Enso de RFID-tag actief aan het testen is bij bèta sites die het materiaal ook al echt inzetten. Dat gebeurt nu al sinds twee jaar. Daaraan voorafgaand is volgens Stora Enso meer dan tien jaar van onderzoek gedaan.