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智能包装全球专利现状与趋势解析

2018年08月17日
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  一

  发展智能包装行业的基础技术已形成

  智能包装,指通过创新思维,在包装中加入了更多机械、电气、电子和化学性能的等新技术,使其既具有通用的包装功能,又具有一些特殊的性能,以满足商品的特殊要求和特殊的环境条件。

  近些年来逐渐备受瞩目的印刷电子技术,更是将传统的印刷工艺应用于制造电子元器件和产品,其最大特点是它们不依赖于基底材料的导体或半导体性质,以薄膜形态沉积到任何材料上。在绝大多数的智能包装应用中,都可以通过整合印刷电子技术,实现更多“智能”属性。

  智能包装应用在几乎所有的产品应用领域,例如电子产品、食品、饮料、医药、生活用品等,并且在仓储、运输、销售过程中可实时实现质量信息记录,具备柔性、环保、低成本等优势。

  二

  智能包装领域专利概况

  在全球范围,通过专利检索发现, 在智能包装领域领域专利申请数量从 20世纪80年代左右开始增长,到2016年左右达到每年将近4000件,然而发展速度不如印刷电子领域。按照专利受理的国家和地区来区分, 美国处于绝对领先地位 (84%),其次为WIPO (7%), 其他地区和国家都较少,其中,中国 2%,居第五位 (以上扇形图)。

  从专利申请人角度,Samsung 在智能包装领域以7504件专利申请排在绝对领先地位,其他排名前十的全球科技公司包括:1家荷兰公司( Philips),4家美国公司(IBM,Micron,Tyco Electronics,Intel),2家日本公司(Semiconductor Energy Lab 和Renesas), 1家澳大利亚公司(Silverbrook),和另外1家韩国公司( LG),表明这些发达国家的这些跨国科技企业在印刷电子技术领域拥有较强的技术储备和技术实力。

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  智能包装领域全球专利发展及布局

  而在中国范围,该领域专利申请数量从2000年的2件迅猛增长至2016年的102件, 然而目前在全球仍然所占比例不大,仍然有较大的发展空间。从专利申请人角度,该领域专利申请数目排在前列的申请人仍然是跨国科技企业,包括Samsung(韩国)和Philips(荷兰)等, 中国仍有待提高。

  三

  智能包装技术领域分析

  目前智能包装技术,按照其产品的目的不同,可以分为活性包装(active packaging)亚技术领域和智能包装(intelligent packaging)亚技术领域。

  A)活性包装亚技术领域:

  活性包装技术主要是在一个被动包装中对其内部储存的物品提供一系列主动控制,如微生物控制,抗腐蚀控制,湿度控制,气体控制等等,因此被广泛应用于食品,医药以及个人保健品领域。

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  主要的活性包装技术可以包括气体(如氧气和乙烯)吸附系统(gas scavengers),抗菌剂释放系统,防腐控制系统,水分吸附系统等。其中,气体控制以及防腐控制在活性包装技术中的专利数目较多,而微生物控制以及湿度控制的专利数目较少(见下图)。最近3年活性包装技术在上述亚领域的居于前三的IPC分类如右表格所示,它们代表了活性包装技术在其各个亚领域内的研究热点。从申请人角度,专利申请表现抢眼的科技公司包括Merck(德国),Dow (美国), Anacor (美国)等等

  B)智能包装亚技术领域:

  智能包装技术主要是针对商品从原材料采购,生产、包装、运输及储存等环节的信息具有执行智能功能的包装技术,其中包括检测、识别、记录、追踪、连接互联网等等。为实现上述功能,智能包装技术通常包括安装在包装件外部或者内部的指示器(indicator)或传感器(sensor) 。通过安装在内部的传感器来指示商品的质量现状;而通过外部的传感器或指示器来检测商品的外部储存环境,如温度、湿度等。这些信息而后通过 RFID (Radio-frequency identification)标签或NFC (Near-field communication) 标签等跟踪设备,可以记录,追踪商品在整个供应链中的信息,并连接至互联网。

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  智能包装亚技术领域包括指示器,传感器,智能油墨,和追踪设备(如RFID和NFC等)等一系列技术。其中RFID技术在追踪设备技术方面处于比较主流的地位,其专利数目占有所有追踪设备技术的~65%,NFC技术较少(~10%)。最近3年智能包装技术在上述亚领域的居于前三的IPC分类如右表格所示,它们代表了活性包装技术在其各个亚领域内的研究热点(其中,RFID和NFC在智能包装领域的研究热点也一并列出)。从申请人角度,专利申请表现抢眼的科技公司包括3M(美国),BASF(德国), Amcor(澳大利亚),Avery Dennison(美国)等。

  四

  行业前景可期

  《中国制造2025》明确提出:“智能制造是新一轮科技革命的核心,也是制造业数字化、网络化、智能化的主攻方向”。 随着中国市场化进程的加快,国民收入的提高以及全球品牌商品的进入,一个相当大的零售和消费市场正在中国形成,市场的快速形成与成长,势必拉动智能包装的迅猛发展。可以预见的是,随着物联网时代的到来以及社会消费升级,部分领域从传统包装升级成智能包装是必然的。不论是物联网智能包装还是功能性智能包装其都存在巨大的想象空间以及广大的潜在市场。智能包装领域的专利申请,也将越来越多,越来越全面。

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