Mechanical modification of packaging material structures

Abstract

This thesis work consists of research and development of new innovations in packaging design, with emphasis on intelligent packaging system integration. Academic research and other innovation sources acted as a basis for innovation process. Based on the research and other packaging innovation sources, number of ideas were created. A selected idea, embossed frames for intelligent packaging features, was developed. Eight different embossing frames were designed, and embossing toolsets were created. Embossed frames have different functional principles in guarding intelligent packaging features. Frames were designed for commercial NFC and RFID labels, and for printed conductor samples. Frames were manufactured on commercial Foodbox and Aegle White boxboard materials. Wear testing procedure and wear testing machine were developed for frames. Results of the wear testing showed no added benefit from frames on readability of RFID and NFC labels, and only slight increase in conductor resistances, with and without frames. Embossed guards provided protection from scratching of labels and especially conductors printed on Aegle White substrate. Wear testing also decreased embossed frame profile height. Developed embossed guards were effective in their designed function. Embossed guards could also be utilized in other printed applications, such as bar codes or QR-codes.

Tutkimus työssä keskittyi uusien pakkausratkaisuiden kehittämiseen ja innovointiin. Älykkäät pakkausjärjestelmät ovat keskeisenä osana innovaatioprosessia. Tutkimuksen ja kaupallisten pakkausinnovaatioiden pohjalta ideoitiin pakkaustoimintoja. Monista luoduista ideoista kohokuvioidut kehykset älykkäiden pakkausten toiminnoille valittiin jatkokehitettäväksi. Kahdeksan erilaista kohokuviointikehystä ja työkalut niiden valmistettavaksi suunniteltiin. Kehyksillä aikaansaatu suojaus perustui eri toimintaperiaatteisiin. Suojaavat kehykset suunniteltiin kaupallisille NFC- ja RFID-tarroille, sekä tulostetuille johteille. Kehykset valmistettiin kahdelle eri kaupalliselle kartonkimateriaalille, Foodboxille ja Aegle Whitelle. Kulutustestausmenetelmä ja kulutustestauslaite suunniteltiin kehysten testausta varten. Kulutustestauksen tuloksena älykkäiden tarrojen luettavuus ei muuttunut kehysten lisäyksestä. Tulostettujen johteiden resistiivisyys nousi vain hieman kulutustestauksessa, kehyksillä, sekä ilman kehyksiä. Kohokuvioidut kehykset suojasivat johteita ja tarroja kuitenkin naarmuuntumiselta ja muulta kulumiselta. Kulutustestaus laski kehysten profiilin korkeutta. Kehitetyt kohokuviointikehykset toimivat käyttötarkoituksessaan hyvin. Kohokuviointisuojausta voisi käyttää laajemmin tulostettujen toimintojen, kuten viivakoodien tai QR-koodien, suojauksessa.