KR20170073587A - 포장재 - Google Patents

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더글라스 허트
게르하르트 클링크
요한-디어터 헤메츠버거
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사브밀러 리미티드
프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우
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Abstract

하나 이상의 제품을 수용하기 위한 포장재의 형성 방법 및 이러한 방법으로 제조된 포장재가 개시된다. 방법은, 접을 수 있는 재료로 이루어진 평평한 포장재 블랭크를 제공하는 단계를 포함하며, 블랭크는 하나 이상의 제품(12)을 수용할 수 있는 포장재(10)로 조립될 수 있도록 구성되어 있다. 가요성 전자 모듈이 상기 포장재 블랭크에 제공되며, 전자 모듈은, 상기 제품 중 적어도 하나의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 측정 장치, 및 상기 제품 중 하나 이상의 온도를 표시하도록 구성된 온도 디스플레이(18)를 포함한다. 상기 포장재에 대해서 상기 가요성 전자 모듈을, 이들이 함께 접혀서 조립된 포장재(10)를 형성할 수 있도록 위치시킨다. 포장재(10)는 상기 제품 중 하나 이상이 수용될 수 있도록, 조립되지 않은 제1 상태로부터 조립된 제2 상태로 접을 수 있으며, 상기 전자 모듈은 적어도 부분적으로 가요성을 가짐으로써 포장재와 함께 접힐 수 있다. 포장재는 6개의 음료 용기(12)를 담을 수 있고, "식스-팩"으로 간주될 수 있을 것이다.

Description

포장재{PACKAGING}
본 발명은, 하나 이상의 제품을 위한 포장재, 특히, 비배타적으로, 음료 용기와 같은 제품을 복수 개 담기 위한 포장재에 관한 것이다.
병과 같은 음료 용기를 다수 개 수용하기 위한 포장재가 알려져 있다. 이러한 포장재는, 예를 들어 소매용 음료의 보관 및 진열에 이용되거나 또는 소비자가 음료를 소매점에서 구매할 때 음료를 담는 데에 이용될 수 있다. 알려진 형태의 포장재는 6개의 음료 병을 수용할 수 있고(식스-팩), 판지 블랭크로 형성된다. 블랭크는 특정 형상으로 예비-형성되고, 블랭크가 최종 구성으로 접힐 때 블랭크의 다른 곳에 위치된 슬롯 또는 개구 내에 수용 가능한 하나 이상의 탭을 포함할 수 있다. 포장재의 조립을 용이하게 하기 위해 블랭크는 금이 그어져 있거나 미리 접혀 있다. 그러므로 블랭크는 최종 형태로 조립될 수 있는 시점에 사용이 필요할 때까지 평평한 상태로 보관될 수 있다. 블랭크는 조립 시 각각 개별적인 음료 용기를 수용할 수 있는 복수의 칸이 형성되도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 형성된 음료 용기의 공동에 부속품을 배치하여 칸을 구분할 수 있다. 또 다른 알려진 포장재의 경우, 제조 중 접착제를 사용하여 측면과 임의의 부속품이 제 자리에 고정되고, 블랭크는 역시 금이 그어져 있거나 미리 접혀 있어서, 평평하게 접힌 상태로부터 완전히 조립된 상태로 변형될 수 있게 한다.
해당 음료에 따라, 소비하는 데에 선호되거나 이상적인 온도가 있을 수 있지만, 이를 시험하기가 항상 쉽지는 않을 수도 있다. 예컨대 WO2009/037436 및 US 5,767,925에서와 같이, 온도 센서 및 표시기를 구비한 음료 머그잔 또는 컵과 같은 단독 용기를 제공하는 것이 알려져 있다. 전자는, 안에 담긴 액체의 온도를 모니터링하기 위해 머그잔에 설치될 수 있는 클립 형태의 음료 모니터를 개시한다. 후자의 경우, 머그잔 내부에 온도 센서 및 표시기가 사전 제작되어, 안에 담긴 액체의 온도를 표시한다. 그러나 이와 같은 장치들은, 직접 접촉하는 액체의 온도를 직접적으로 표시하는 데에만 유용하다. US 8,334,780에는 단일 음료 용기에 사용하기 위한 일체형 전자 측정기를 구비한 단열 홀더가 개시된다. GB 2465670에는 일반적으로 내부의 온도를 표시하기 위해 온도 센서 및 표시기를 포함하는 쇼핑백이 개시된다. 그러나, 병 음료와 같은 포장된 제품의 온도를 정확히 측정하고 표시할 수 있게 될 필요가 있다. 본 발명은 전술된 것을 염두에 두고 고안되었다.
본 발명에 따르면, 청구항 1에 정의된 바와 같은 포장재가 제공된다. 본 발명은 유리하게는, 안에 담긴 제품에 대한 실시간 온도 표시를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 편리하게 조립되고 보관을 위해 반복적으로 다시 접고 필요에 따라 재사용될 수 있는 포장재를 제공한다.
일 실시예에서, 통합 전자 모듈이 포장재 상에 적어도 부분적으로 인쇄된다. 대안적으로, 전자 모듈은 하나 이상의 인쇄 전자 부품을 포함하는 포일 또는 필름이거나 이를 포함한다. 각각의 경우, 유리하게, 전자장치는 포장재와 통합되고/되거나 포장재 자체의 내부에 '통합'된다.
통합 전자 모듈은 포장재의 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치될 수 있고, 포장재의 제1 부분은 포장재의 제2 부분에 대해 접힐 수 있다.
통합 전자 모듈은 인쇄 배터리와 같은 전원을 포함할 수 있다. 추가의 외부 공급원으로부터의 전력이 필요하지 않도록 전원이 포장재 내부에 통합되는 것이 유리하다.
통합 전자 모듈은 편리하게는, 온도 측정 및/또는 온도 디스플레이 상의 온도 측정값 표시를 개시하기 위한 구동 또는 터치 감응식 버튼을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 통합 전자 모듈의 하나 이상의 부품이 포장재 상에서 코팅(lamination)된다. 일 실시예에서, 접착 필름을 적용하여 코팅을 달성한다. 이는 부품들 근처에만, 포장재의 일부에, 또는 포장재의 전체에 걸쳐 적용될 수 있다.
통합 전자 모듈은, 통합 전자 모듈을 제어하도록 소프트웨어로 프로그래밍된 처리 장치를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 처리 장치는 작동 후 온도 측정 장치 및 온도 디스플레이를 비전력 대기 모드로 전환하도록 프로그래밍된다. 디스플레이는 복수의 디스플레이 세그먼트를 포함할 수 있고, 처리 장치는 또한 디스플레이의 개별적인 세그먼트들을 순서대로 구동하도록 프로그래밍될 수 있다. 처리 장치는 또한 디스플레이를 제어하여 대략 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10초와 같은 미리 결정된 시간 동안 온도 측정값을 보여주게 하도록 프로그래밍될 수 있다.
일 실시예에서, 전자 모듈은 패키징과 관련하여 완전히 조립되었을 때 상기 온도 측정 장치 중 하나가 2개의 제품의 온도를 측정하는 작동이 가능하게 배치되도록 위치된다. 각각의 온도 측정 장치는 2개의 제품 또는 하나의 제품과 접촉하거나, 또는 제품과 접촉하지 않을 수도 있다. 바람직하게, 온도 측정 장치 중 하나 이상이 고 저항 장치를 포함한다.
일 실시예에서, 디스플레이는 전계발광, 전기변색, 또는 전기영동 디스플레이이거나 또는 이를 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 청구항 23에 정의된 바와 같은 포장재의 형성 방법이 제공된다.
상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 제공하는 단계는, 상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 인쇄하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 제공하는 단계는, 상기 포장재에 하나 이상의 인쇄 전자 부품을 포함하는 포일 또는 필름을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 포장재 상에 전자 모듈의 하나 이상의 부품을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 코팅 단계는 전자 모듈의 하나 이상의 부품을 접착 필름으로 덮는 것을 포함할 수 있다.
이제 하기의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포장재를 보여준다.
도 1a는 제1 실시예의 포장재를 형성하기 위한 판지 블랭크에 통합 전자장치들이 위치된 것을 보여준다.
도 2는 제1 실시예에 포함된 통합 전자장치들을 보여준다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포장재를 보여준다.
도 4는 제2 실시예에 포함된 통합 전자장치들을 보여준다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 전자장치들의 개략도이다.
도 1은 다수의 음료 용기(12)를 수용하도록 이루어진 포장재(10)를 보여준다. 도시된 실시예에서, 포장재는 최대 6개의 병 음료(12)를 담을 수 있지만(식스-팩), 포장재(10)는 대신에 임의의 수의 음료 용기, 예컨대 1, 2, 4, 8, 10개 등의 용기를 담도록 이루어질 수 있다. 포장재(10)는, 탭/슬롯(11a)을 사용하여 접거나 고정된 경우 또는 알려진 방식으로 접착제로 사전 제작된 경우 조립된 병 포장재(10)를 제공하는, 평평하거나 시트 형태인 블랭크(11)(도 1a 참조)로 형성된다. 포장재(10)는 단일층의 판지로 형성될 수 있고, 또는 대안적으로 골판지, 종이 또는 가요성 플라스틱 재료, 또는 조립된 포장재(10)로 형성될 수 있는(예컨대, 접힐 수 있는) 다른 안정적인 구조의 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 바람직하게 포장재 재료는 가요성을 갖지만, 포장재가 안에 넣은 내용물을 확실하게 담고 지탱할 수 있도록 어느 정도의 구조적 강성을 가진다. 본 발명의 실시예들은 이차적인 포장재로 사용하는 데 특히 적합한 포장재를 제공한다. 예를 들어 병이나 캔과 같은 일차적인 용기에 음료를 담을 수 있고, 본 발명의 실시예들의 포장재는 일차적인 포장재의 제품들을 담기 위한 이차적인 포장재를 제공한다. 그러나, 본 발명의 실시예들을 예컨대 일차적인 포장재(예를 들어 비-음료 용도) 및 제3의 포장재와 같은 다른 유형의 포장재로 이용할 수도 있음을 이해할 것이다.
완전히 조립된 형태에서, 포장재(10)는 손잡이(14) 및 내부 공동(16)을 포함한다. 포장재(10)는 기저부, 2개의 종방향 측벽 및 2개의 횡방향 단부벽을 또한 포함한다. 손잡이(14)는 포장재(10)의 공동(16) 내에 2개의 서브 칸을 정의하는 칸막이 또는 파티션을 제공한다. 추가의 분할(도 1에는 보이지 않음)로, 내부에 담긴 각각의 음료 용기(12)를 위한 개별 칸들을 제공할 수 있다. 포장재(10)는 블랭크(11)를 접고 탭/슬롯(11a)과 함께 또는 통상의 방식으로 접착제를 사용하여 고정함으로써 형성된다. 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 블랭크(11)를 조립된 포장재(10)로 접어서, 특히 추가의 서브 칸들을 포함하는 실시예의 경우, 포장재(10)가 내부에 넣은 제품(12)을 담아서 운반할 수 있도록 포장재(10)에 구조적 강성을 제공한다.
포장재(10)에는 바깥에서 봤을 때 보이도록 시각적 디스플레이(18)가 구비된다. 디스플레이(18)는 포장재(10) 내부의 제품들(12) 중 하나 이상의 온도와 같은 정보를 보여주도록 구성된다. 디스플레이는 예컨대 제품(12)의 개수와 같은 포장재(10)의 내용물의 표시 또는 다른 환경적 요인과 같은 다른 정보를 보여주도록 구성될 수도 있다. 포장재(10)에는 디스플레이(18)가 정보를 보여주게 하는 구동 수단(20), 예컨대 터치 감응식 버튼(22)이 구비된다. 디스플레이를 제어하는 전자장치(하기에 논의됨)는 바람직하게 몇 초, 예컨대 대략 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10초 후에 자동적으로 디스플레이(18)를 끄도록 구성된다. 대안적으로, 버튼(22)을 다시 구동하여 능동적으로 디스플레이(18)를 끌 수 있다.
도 2는 포장재(10)에 통합될 수 있는 전자 모듈(24)을 보여준다. 통합 전자장치(24)는 터치 버튼(22)의 구동/해제에 따라 디스플레이(18)를 제어하도록 구성 및 프로그래밍된다. 전자 모듈(24)의 다양한 부품들은, 포장재 블랭크(10) 또는 나중에 포장재(10)와 통합되는 기판 상에 직접 제공될 수 있다. 알려진 전자장치 인쇄 기법을 이용하여 포장재(10) 또는 (가요성 인쇄 회로 기판과 같은) 기판 상에 부품들을 인쇄하는 것이 편리하다. 따라서, 예를 들어 터치 버튼(22) 및 디스플레이(18)는 예컨대 포장재(10) 상에 인쇄되어 통합될 수 있다. 터치 버튼(22)은 도전성 페이스트로 인쇄되고 전자 모듈(24)의 다른 부품에 전자적으로 연결된 푸시 버튼일 수 있다. 사용자가 버튼(22)을 터치하여 디스플레이(18)를 구동하면 전기적 연결이 완료된다. 디스플레이(18)는 전류에 의해 구동되는 형광 잉크를 포함하는 전계발광 디스플레이일 수 있다. 대안적으로, 디스플레이(18)는 전기영동 또는 전기변색 디스플레이일 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이(18)는 숫자 또는 다른 정보를 보여주도록 선택적으로 구동될 수 있는 복수의 세그먼트(19)를 포함한다.
숫자를 표시한 후에 전류가 소모되지 않으므로 배터리 용량이 보존되는 것을 의미하는 쌍안정 디스플레이(18)를 사용하는 것이 바람직하다(하기에서 논의함). 이는 스위칭 후 자신의 내용을 유지하는 전기변색 또는 전기영동 디스플레이(18)에 의해 구현될 수 있다. 디스플레이(18)는 전형적으로 대기(비-표시) 모드로 돌아가기 전에 약 5 내지 10초 동안 온도(또는 다른 정보) 값을 표시할 수 있다. 이는 에너지 소모를 감소시키고 전자 모듈(24)의 수명을 연장하는 이점을 가진다. 일 실시예에서, Acreo에서 공급하는 전기변색 쌍안정 디스플레이(2자릿수, 7-세그먼트)가 이용된다.
포장재(10)에 배치될 때 제품(12)과 접촉하거나 또는 적어도 이와 인접하거나 또는 그 근처에 있을 수 있는 모듈(24)의 일부(30)를 따라 하나 이상의 온도 측정 장치 또는 센서(28)가 구비된다. 도 2에 도시된 '센서 줄'(30)을 따른 온도 센서들(28)의 배치는 도 1에서와 같이 '식스-팩' 캐리어에 맞게 구성되지만, 다른 배치 또한 가능하다는 점을 이해할 것이다. 처리 장치(도 2에는 도시되지 않음) 및 전원(32) 또한 모듈(24)에 구비된다. 필요한 전자적 연결을 이루기 위해 도전성 트랙(34)이 다양한 부품들을 연결한다. 트랙(34)은 도전성 잉크로 포장재(10) 상에 인쇄될 수 있거나, 또는 포장재(10)에 적용되는 인쇄 기판, 필름 또는 포일로 구비되어도 된다.
처리 장치는 온도 측정 장치(28) 중 하나 이상으로부터의 온도 측정값을 얻어 이를 디스플레이(18)에 표시하는 소프트웨어로 프로그래밍된다. 처리 장치는 이전의 측정값들을 보유하고 기억하기 위한 메모리 장치 또는 기능을 포함할 수도 있다. 유리하게, 저전력 CMOS 기술을 이용하는 마이크로프로세서가 높은 전력 소모 요건을 피하는 데에 편리하다. 이용할 수 있는 예시적인 프로세서로는 TI의 MSP 430 또는 Microchip의 PIC 16 프로세서가 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들은 식스-팩 보틀 캐리어와 같은 용기의 내부 온도를 측정할 수 있는 통합 전자 포일을 구비한 온도 감응식 디스플레이를 제공한다.
배터리 전력을 보존하는 것을 추가로 돕기 위해, 온도 측정 장치(28)는 또한 전력 소모가 낮을 필요가 있다. 고저항 장치 형태의 온도 센서(28)가 편리하다. 온도 센서(28)가 표시할 온도를 판독하고 피드백하는 데에 있어서 높은 정확도를 가지는 것이 또한 바람직하다. 현재의 실시예에서는, 온도에 따라 저항이 감소하는, 즉 온도가 높아지면 저항이 낮아지는 부온도계수(NTC) 저항기가 사용되었다. 정온도계수(PTC) 저항기의 사용 또한 가능하다. 두 경우 모두, 높은 온도 계수가 측정 정확도에 유리하다. 저항기의 온도 특성은 마이크로프로세서 메모리에 저장되고, 저항 측정값에 따라 소프트웨어에 의해 온도 값이 계산된다. 소프트웨어에 의해 정의된 측정 사이클은, 전자 모듈(24)의 전원-온(기상(wake up)) 단계, 센서(28) 중 하나 이상의 저항 측정 단계, 저항 측정값을 온도 판독값으로 바꾸는 변환 단계, 디스플레이(18)에 온도 판독값을 표시하는 단계, 일정 시간 후 표시를 지우고 전원 차단(슬립) 모드로 돌아가는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 개별적인 온도 센서들(28)은 포장재(10)에 담긴 각각의 음료 용기(12)와 직접 접촉하도록 제공된다. 또 다른 실시예에서, 온도 센서(28)의 어느 하나의 측면에 용기 하나씩, 단일 센서(28)가 2개의 용기(12) 사이에 공유되어, 2개의 용기(12)가 센서(28)와 접촉하는지, 하나의 용기(12)가 센서(28)와 접촉하는지, 또는 용기가 센서(28)와 접촉하지 않는지에 관계 없이 정확한 판독값을 제공할 수 있다. 온도 디스플레이(18)가 제품(12) 및/또는 필요한 경우 포장재(10)의 공동(16)의 온도를 정확히 반영하는 것을 보장하도록 또 다른 소프트웨어 알고리즘이 처리 장치 내로 프로그래밍된다. 온도 센서(28)의 저항이 측정되고 전술된 바와 같이 각각에 대해 온도 값이 계산된다. 일 실시예에서, 그 후 최저 온도가 디스플레이 상에 나타난다. 대안적으로, 다른 계산이 수행될 수 있고, 예컨대 평균 온도가 표시될 수 있다. 대안적으로, 각각의 공동 칸의 온도가 표시될 수 있다.
온도 센서(28)는 유리하게는 신속하게 표시되는 ±1°의 정확도로 온도 측정값을 사용자에게 제공한다. 측정값의 정확도는 주로 온도 센서의 사양에 의해 좌우된다. 또한, 음료 용기 칸이 전부 찼는지, 하나만 찼는지, 또는 그 사이의 개수만큼 찼는지에 관계 없이 정확한 온도 측정값을 얻을 수 있다. 온도 센서(28)는 또한 포장재(10)에 제품(12)이 없는 경우에 온도 측정값을 제공할 수 있다. 이 경우, 온도 측정값은 환경 온도의 측정값이다.
전원은 포장재(10) 또는 기판 상에 직접 인쇄된 인쇄 배터리 또는 인쇄 태양광 전원(32)일 수 있다. 평평한 휴대용 인쇄 배터리(32)가 편리하게는 온도 측정 시작부터 측정된 온도 값을 디스플레이(18)에 표시하기까지 통합 전자장치(24)를 작동하기에 충분한 전력을 제공한다. 불필요한 에너지 손실을 피하기 위해, 전자 모듈(24)의 부품들이 측정 및 디스플레이 작동 후 비-전력 대기 모드에 들어가는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예들을 진전시켜 가는 동안, 온도 측정을 개시하기 위해 인쇄된 터치 감응식 버튼(22)을 눌러서 전자 모듈(24)을 구동한 후, 최초의 고전류 부하를 경험하고, 이는 내부 배터리 저항으로 인한 갑작스러운 전압 강하로 이어지는 것을 발견하였다. 따라서, 디스플레이(18)의 개별적인 세그먼트들(19)을 동시에 구동하기보다는 순차적으로, 즉 한 번에 하나의 세그먼트(19)씩, 제한된 스위칭 속도로 구동하는 소프트웨어 시퀀스를 개발하였다. 성능 손실을 피하기 위해 순차적 구동은 마이크로초 정도로 수행될 수 있다. 예로서, 본 발명의 회로의 경우, 디스플레이 세그먼트(19)는 대략 0.7초 간격으로 순차적으로 스위칭되었다. 이러한 순차적인 스위칭의 결과, 배터리에 과부하가 걸리고 전자 모듈(24)이 고장 나게 할 수도 있는 전력 스파이크가 없어졌다. 이는 또한 전체적인 배터리 에너지 소모를 감소시키고, 그 결과 전자 모듈(24) 및 그에 따른 포장재(10)의 수명을 연장시키고, 추가적이거나 더 높은 전압의 에너지 공급원을 필요로 하지 않으므로 모듈(24)/포장재(10)를 더 효율적으로 만든다. 인쇄 배터리에 대한 대안으로서 포장재(10)에 인쇄된 태양광 전원이 가능하지만, 광-에너지 전환율은 전자 모듈(24)에 전력을 공급하기에는 너무 작은 자가 발전 에너지로 이어질 수 있다는 것이 발견되었다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 전자 모듈(24)은 실질적으로 L자 형상이다. 다시 말해서, 모듈(24)의 대략 세장형인 제1 부분(36)이 모듈(24)의 대략 세장형인 제2 부분(30)과 함께 형성되거나 또는 이에 연결됨에 따라, 두 부분(30, 36)이 서로에 대해 각을 이루되 공통 평면 내에 제공된다. 편리하게, 두 모듈 부분(30, 36)은 제1 평면 내에서 서로에 대해 실질적으로 90°로 제공된다. 포장재(10)가 완전히 조립되면, 제1 및 제2 모듈 부분(36, 30)은 포장재(10)의 기저부에 실질적으로 직각으로, 즉 실질적으로 수직으로 연장된다. 제2 모듈 부분(30)은 포장재(10)의 길이를 따라 연장되고, 제1 모듈 부분(36)은 그에 대해 횡방향으로(도 2의 실시예에서 실질적으로 상측으로 또는 수직으로) 연장된다. 포장재(10)에 통합되면, 이러한 배치는 하나 이상의 제품(12)이 제2 모듈 부분(30)의 어느 일 측 상에 놓일 수 있게 한다. 즉, 도 2의 실시예의 경우, 3개의 제품(12)이 칸막이 부분(30)의 어느 일 측에 놓일 수 있다. 터치 버튼(22)은 제1 모듈 부분(36)의 자유 단부(37)에 또는 이를 향해 제공된다. 제1 모듈 부분(36)의 자유 단부(37)는 사용자가 터치 버튼(22)에 쉽게 접근 가능하도록 포장재(10)의 본체 위로 연장된다. 그러나 포장재(10)는 디스플레이(18) 및 터치 버튼(22)만 사용자가 볼 수 있고 접근할 수 있도록 구성된다. 즉, 전자 모듈(24)의 나머지 부분들은 포장재(10)의 본체 내부에 통합되고, 사용자가 직접적으로 볼 수 있거나 접근할 수 있지 않다. 이는 전자 모듈의 바람직하지 않은 손상 또는 조작을 방지한다.
디스플레이(18)는 제1 모듈 부분(36)에 인접하게 위치된 모듈의 제3 부분(38)에 위치된다. 제3 모듈 부분(38)은 제1 모듈 부분(36)과 일체로 형성되거나 또는 이에 연결된다. 도시된 실시예에서, 제3 모듈 부분(38)은 제1 모듈 부분(36)의 길이를 따라서 대략 절반 정도의 위치에 위치된다. 이는 편리하게는 도 2에서 볼 수 있는 것과 같이 디스플레이(18)가 포장재(10)의 본체에 장착될 수 있게 한다. 그러나, 제3 모듈 부분(38)은 대안적으로 제1 모듈 부분(36)의 길이를 따라 다른 위치에 제공될 수 있고, 또는 디스플레이가 제1 또는 제2 모듈 부분(36, 30)에 직접적으로 제공될 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 포장재(10)는 가요성 재료로 형성되지만, 또한 이 실시예에서는 포장재/기판 재료가 접히는 것과 재료 자체의 고유의 강도로 인한 어느 정도의 구조적 강성 또한 제공하는 재료로 형성된다. 이는 제3 모듈 부분(38)이 제1 모듈 부분(36)에 대해 구부러지거나 접힐 수 있게 한다. 이에 따라, 포장재(10)가 완전히 조립되면, 디스플레이(18)는 터치 버튼(22)과 다른 평면에 위치된다. 도 1에 도시된 예에서, 이러한 평면들은 서로에 대해 실질적으로 직각을 이룬다.
본 발명의 대안적인 실시예가 도 3에 도시된다. 여기서, 터치 버튼(22)은 포장재(10)의 정면에서 디스플레이(18)에 인접하게 위치된다. 전원(40)이 또한 포장재(10)의 정면에서 디스플레이(18) 및 터치 버튼(22)으로부터 이격되어 제공되지만, 다른 구성으로 배치되어도 된다. 앞서 설명한 실시예와 유사하게, 전원(40), 터치 버튼(22) 및 디스플레이(18)는, 완전히 조립된 형태로 접혔을 때 이들 구성요소들을 사용자에게 보이도록 위치시키는 포장재 블랭크(10)에 인쇄/제공된다. 전자 모듈(24)의 나머지는 포장재(10)의 공동 내에서 가려져 있다.
전자 모듈(24)의 하위 부품들은 에너지 포텐셜이 인쇄 회로로부터 누설되는 것을 없애기 위해 패시베이션되고, 하위 부품을 물리적 손상으로부터 물리적으로 보호하기 위해 코팅된다. 이는 인쇄된 요소들을 접착 필름, 예컨대 폴리머 재료의 오버코트로 캡슐화하여, 전자 부품들을 접착 필름과 포장재(10) 사이에 효과적으로 개재함으로써 이루어진다. 이는 또한 제조 및 공급망 환경에 있는 동안 습한 환경적 접촉으로부터 부품들을 보호한다는 이점을 가진다. 전자장치(24)를 코팅함으로써, 가요성 전자 모듈의 좌굴로 이어지거나 모듈을 부러지게 하여 기능적인 성능에 잠재적인 손상을 가할 수 있는 직접적인 충격 및 심한 구김/천공을 피하면서도 가요성을 유지한다. 코팅 공정에서는 산업 포장재 전환 과정 및 제품 제조 포장 과정, 분배 및 최종 소비자/고객 환경의 혹독함을 고려해야 한다. 이는 예컨대 온도-조절된 코팅 공정을 이용함으로써 달성된다. 조립 공정에서는 디스플레이(18) 및 배터리(32)와 같은 부품들에 대한 손상을 피하기 위해 경화에 적당한 온도만을 이용해야 하며, 접착 폴리머 필름이 적합한 것을 알아냈다. 선택적으로 섀도우 마스크를 통해 접착제로 포장재(10)를 코팅하고 자동 선택 및 배치 공정을 이용하여 전자 포일을 포장재(10)에 결합함으로써 코팅을 달성하여, 전자장치들의 통합을 완성할 수 있다.
필요에 따라 납땜 접합부 및 부품들에 에폭시 재료 액적을 배치하는 것은, 병 포장 과정 중 겪을 수 있는 높은 기계적 응력으로부터 추가적으로 보호할 수 있다.
따라서 일부 실시예에서, 디스플레이(18), 터치 버튼(22), 및 선택적으로 전원을 포함한 전자 모듈(24)은 포장재(10)에 직접적으로 제공되거나 인쇄된다. 대안적으로, 이들 부품들(24)은, 예를 들어 포장재(10)의 외부에 기판을 제공함으로써, 또는 그 내부의 기판을 제공하고 포장재(10)에 개구 또는 구멍을 제공하여 부품들에 대한 가시성/접근을 가능하게 함으로써, 포장재(10) 내에 통합될 수 있는 기판(예컨대, 가요성 플라스틱 재료의 기판) 상에 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 전자 모듈(24)은 포장재 재료(예컨대, 판지) 상에 직접 인쇄되거나, 필름 또는 포일로서 적용된다. 부품들은, 포장재(10)의 조립 시, 디스플레이(18) 및 터치 버튼(22)(및, 선택적으로 전원)이 외부에 위치되고 다른 부품들이 내부에 위치되도록, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 배치된다.
도 4는 포장재(10)의 일부에 인쇄된 다양한 부품들의 예를 보여준다. 두 가지 형태의 전원, 인쇄 배터리(40a) 또는 인쇄 태양 전지(40b)가 나타나 있다. 본 발명의 실시예에 따른 포장재(10)에는 이들 중 하나만 필요할 것이다. 태양 전지(40b)는 전지가 광 에너지를 수신할 수 있도록 포장재(10)에 통합될 필요가 있을 것이고, 배터리(40a)는 포장재(10)의 외부에서 보이거나 접근 가능할 필요가 없다.
디지털 판독 정보를 갖는 예시적인 전계발광 디스플레이(18) 및 터치 버튼(22)이 또한 도 4에 도시되어 있다. 바이메탈 서모스탯 형태의 온도 측정 수단(28)이 또한 포장재(10)에 인쇄된다. 이들은 예에 불과하며, 이들 부품의 다른 변형 또한 이용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 중요한 특징 및 이점, 즉, 포장재(10)를 형성하거나 조립하기 위해 포장재(10)를 그 위에 제공되거나 인쇄된 통합 전자장치(24)와 함께 원하는 형상으로 접거나 구부릴 수 있는 능력을 도시한다. 도 5a는 포장재(10)의 일부를 접히지 않은 형태로 보여준다. 전자 모듈(24)이 그 위에 제공되며 접착제(46)와 같은 코팅 재료층으로 코팅된다. 예컨대 배터리 및 디스플레이(18)를 나타내는 2개의 예시적인 전자 부품(42)이 도시된다. 인쇄된 연결 트랙(34)이 두 부품(42)을 연결한다. 포장재(10)는 라인(44)을 따라 접힐 필요가 있으며, 예를 들어 라인(44)을 따라 금을 긋거나 미리 접어서, 포장재(10)의 조립 중 접는 것을 도울 수 있다. 도 1a는 통합 전자장치(24)가 위에 위치된 예시적인 블랭크(11)를 보여주며, 포장재(10)를 형성하기 위해 블랭크(11) 및 전자장치(24)가 어디에서 접히는지를 보여준다.
전자 모듈(24)의 가요성 성질로 인해, 포장재(10)가 구부러지거나, 접히거나 변형될 때, 통합 전자 모듈(24) 또한 그 위에 제공 또는 인쇄된 전자 부품(24) 또는 연결부(34)에 대한 손상 없이 구부러진다. 물론, 반복된 구부러짐이나 접힘은 결국 부품들에 대한 손상으로 이어질 수 있다. 그러나, 이러한 위험을 최소화하고, 통합 전자장치가 가능한 한 오랫동안 손상되지 않고 유지되는 것을 보장하기 위해 다음 단계들을 수행한다. 첫 번째로, 접힘 반경은 일반적으로 0.5 내지 2 mm이고, 1 mm의 곡률 반경이 효과적인 것으로 밝혀졌다. 두 번째로, 배선 포일용 기판으로서 Coveme HSPL80을 사용하는 것이 제품 수명을 연장시키는 것으로 밝혀졌다. 세 번째로, 접힘 영역을 인쇄 패시베이션으로, 바람직하게는 커버 포일로 보호하는 것이 또한 유익한 것으로 입증되었다. 이러한 조합으로, 어떠한 도체 고장도 없이(개방 도체 라인) 20회까지의 굽힘 사이클이 통과되었다. 접힘 중 도체 라인의 저항을 열화에 대한 표시자로서 모니터링하였고, 저항 증가는 이러한 조합에서 30% 미만의 허용 가능한 수준으로 제한되었다.
본 발명의 실시예에 따른 인쇄 전자장치를 구비한 포장재가 자동 포장 라인에서 전환 중에 존재하는 가혹한 처리 조건을 이겨낼 수 있는지를 입증하기 위해 실험을 수행하였다. 제조 후 90%의 측정 수율이 달성되었고, 주된 실패 원인은 인쇄 배터리 성능이었다. 바스켓으로의 전환 중, 포장재의 13%가 손실되었고, 양조장에서의 포장 공정 후 모든 포장재의 80%가 전체 기능 테스트 및 온도 측정 사양을 만족시켰다. 그러므로 이러한 통합 전자장치를 가진 포장재는 공장 요건을 충족시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예들은 요구에 따라 실시간 온도 측정값을 제공할 수 있는 지적이고 상호적인 인터페이스를 사용자에게 제공한다. 포장재(10)는 필요에 따라 조립하고, 접고, 재사용할 수 있다는 점에서 다양하게 쓸 수 있다. 전원 또는 배터리의 수명은 통합 전자 모듈(24)의 수명을 결정하게 된다. 대안적으로, 교체형 배터리가 모듈(24) 내에 통합되어 모듈(24) 및 조립체(10)의 재사용 가능성에 도움이 될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 그래픽과 장비 둘 다에 의해, 즉 포장재 재료(10) 상의 임의의 시각적 표현과 디스플레이(18), 터치 버튼(22) 및 (존재하는 경우) 외부 전원과 같은 전자 모듈(24)의 시각적인 부품들의 조합에 의해 그 미적 가치가 정의되는 포장재를 제공한다. 일부 실시예에서 포장재의 외관은 인쇄된 장비와 인쇄된 그래픽의 조합이며, 그 사이에 쉽게 인지 가능한 차이는 존재하지 않는다.
본 발명의 실시예는, 실시간 온도 측정 시스템(28), 인쇄 배터리 공급원, 인쇄 디스플레이(18), 가요성 인쇄 회로 및 인쇄 로직 메모리(24)와 같은 다수의 연결된 하위 부품들과 통합되었을 때 소비자가 포장재(10) 안의 음료 병(12)의 "실제 온도"에 대해 "실시간으로 피드백"할 수 있게 하는 통합 전자장치를 포함하는 포장재를 제공한다. 통합 전자장치(24)는 포장재(10)의 원래의 제조 공정, 형상 또는 기능을 방해하거나 제한하지 않는다. 이는 평평하고 가요성을 가지며(예컨대, 포일 또는 가요성 필름) 모든 포장재 재료(10) 내에 통합될 수 있는 통합 전자 모듈(24)을 제공함으로써 달성된다.
(습윤한 접촉의 영향을 경감시키기 위한) 가요성 포일 회로(24)의 부동태화 및 코팅을, 강한 접힘에 대한 보호를 제공하는 코팅 필름(46)의 도움으로 전자장치(24)를 포장재(10) 안으로 접어서 제품을 포장하는 동안 물리적 손상으로부터 보호되면서도 이러한 포일이 구부러지고 응력을 받는 능력과 함께 통합함으로써, 정확하고 일관되고 반복 가능한 온도 측정 및 표시 성능을 지닌 포장재(10)가 제공될 수 있다. 특히, 인쇄된 트랙의 부동태화/필름 코팅은 포장재의 통합 및 사용 중 크랙 형성 및 절단을 피하는 것을 목적으로 한다.
따라서 다음을 포함하는 다수의 요인들이 결합하여, 사용자를 향한 혁신에 있어서 돌파구가 되는 제품에서의 바람직한 성능 특징들을 제공한다:
- 원하는 수준의 감도를 갖는 인쇄 센서(28)를 선택함으로써, 그리고 온도 측정값을 디스플레이(18)에 전달하고 온도 센서(28)와 접촉한 2개의 용기(12), 접촉한 하나의 용기(12), 및 접촉하지 않은 용기를 정확하게 평가할 수 있으며, 온도 센서들(28)의 전체 어레이의 하위 세트로서 이를 구성하여 전체 온도 판독값을 제공하는 소프트웨어 알고리즘에 의해 달성되는 정확한 온도 측정값;
- 길고 일관된 전력 공급원을 제공할 수 있으며, 유연한 배터리뿐만 아니라 에너지의 과소비를 피하도록 모듈(24) 내에 프로그래밍된 소프트웨어 드라이버에 의해 제공되는 전원;
- 넓은 시야각으로 밝은 햇빛에서 부분광까지 볼 수 있는 선명한 디스플레이(18), 및 예를 들어 종이, 판지, 골판지, 플라스틱 필름 및 금속을 포함하는 다양한 포장재 재료로 통합되는 융통성;
- 환경 및 물리적 충격으로부터 전자장치 하위 부품들을 보호하기 위한 부동태화 및 코팅;
- 긴 수명을 보장하고 에너지 스파이크로부터 전력 실패를 피하기 위한, 온도 측정값 판독 및 표시를 위한 순서화된 접근법; 및/또는
- 소비자가 직면한 기능들의 부가가치 세트 및 다양한 형상 및 형태에 걸친 통합의 용이성을 생성하기 위한, 신규한 방식으로의 하위 부품들(24)의 통합.

Claims (23)

  1. 하나 이상의 제품을 수용하기 위한 포장재의 형성 방법에 있어서,
    접을 수 있는 재료로 이루어진 평평한 포장재 블랭크를 제공하는 단계로서, 블랭크는 하나 이상의 제품을 수용할 수 있는 포장재로 조립될 수 있도록 구성된 것인 단계;
    상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 제공하는 단계로서, 전자 모듈은, 상기 제품 중 적어도 하나의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 측정 장치, 및 상기 제품 중 하나 이상의 온도를 표시하도록 구성된 온도 디스플레이를 포함하는 것인 단계; 및
    상기 포장재에 대해 상기 가요성 전자 모듈을, 이들이 함께 접혀서 조립된 포장재를 형성할 수 있도록 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 제공하는 단계는, 상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 인쇄하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포장재 블랭크에 가요성 전자 모듈을 제공하는 단계는, 상기 포장재에 하나 이상의 인쇄 전자 부품들을 포함하는 포일 또는 필름을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    포장재 상에서 전자 모듈의 하나 이상의 부품을 코팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    코팅 단계는 전자 모듈의 하나 이상의 부품을 접착 필름으로 덮는 것을 포함하는, 방법.
  6. 하나 이상의 제품을 위한 포장재에 있어서,
    상기 제품 중 적어도 하나의 온도를 직접적으로 측정하기 위한 하나 이상의 온도 측정 장치 및 상기 제품 중 하나 이상의 온도를 표시하도록 구성된 온도 디스플레이를 포함하는, 내부에 통합된 전자 모듈을 포함하되,
    상기 제품 중 하나 이상이 수용될 수 있도록, 조립되지 않은 제1 상태로부터 조립된 제2 상태로 접을 수 있으며, 상기 전자 모듈이 적어도 부분적으로 가요성을 가짐으로써 함께 접힐 수 있는, 포장재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통합 전자 모듈은 포장재 상에 적어도 부분적으로 인쇄되는, 포장재.
  8. 제6항에 있어서,
    전자 모듈은 하나 이상의 인쇄 전자 부품을 포함하는 포일 또는 필름이거나 그러한 포일 또는 필름을 포함하는, 포장재.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    통합 전자 모듈은 포장재의 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치되며, 포장재의 제1 부분을 포장재의 제2 부분에 대해 접을 수 있는, 포장재.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    통합 전자 모듈은 전원을 포함하는, 포장재.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    통합 전자 모듈은, 온도 측정 및/또는 온도 디스플레이 상의 온도 측정값 표시를 개시하기 위한 구동 또는 터치 감응식 버튼을 더 포함하는, 포장재.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    통합 전자 모듈의 하나 이상의 부품이 포장재 상에서 코팅되는, 포장재.
  13. 제12항에 있어서,
    통합 전자 모듈의 하나 이상의 부품이 접착 필름으로 덮이는, 포장재.
  14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    통합 전자 모듈은, 통합 전자 모듈을 제어하도록 소프트웨어로 프로그래밍된 처리 장치를 더 포함하는, 포장재.
  15. 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리 장치는 또한 온도 측정 장치 및 온도 디스플레이를 작동 후에 비-전력 대기 모드로 전환하도록 프로그래밍되는, 포장재.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이는 복수의 디스플레이 세그먼트를 포함하고, 처리 장치는 또한 디스플레이의 개별적인 세그먼트들을 순서대로 구동하도록 프로그래밍되는, 포장재.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리 장치는 또한 디스플레이를 제어하여 미리 결정된 시간 동안 온도 측정값을 보여주도록 프로그래밍되는, 포장재.
  18. 제17항에 있어서,
    처리 장치는 디스플레이를 제어하여 대략 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10초 동안 온도 측정값을 보여주도록 프로그래밍되는, 포장재.
  19. 제6항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자 모듈은 포장재와 관련하여, 완전히 조립되었을 때 상기 온도 측정 장치 중 하나가 배치되어 2개의 제품의 온도를 측정하는 작동을 하도록 위치되는, 포장재.
  20. 제19항에 있어서,
    각각의 온도 측정 장치는 2개의 제품, 1개의 제품과 접촉하거나 또는 제품과 접촉하지 않는, 포장재.
  21. 제6항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도 측정 장치 중 하나 이상은 고저항 장치를 포함하는, 포장재.
  22. 제6항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이는 전계발광, 전기변색 또는 전기영동 디스플레이이거나 또는 이를 포함하는, 포장재.
  23. 실질적으로 첨부 도면 중 임의의 하나 이상을 참조하여 전술한 것과 같은 포장재.
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