Optimization of RFID antenna web materials

Abstract

Radio frequency identification can be used to identify items which have antenna attached. The use of radio frequency identification continues to grow which leads to the development of the industry. Antennas can be manufactures with several methods. Etching is the most common method and the substrate used is polyethylene terephthalate (PET).

This Master’s Thesis is about more sustainable manufacturing method and materials used in the process. The investigated process manufactures first a special laminate from paper and aluminium. Antennas are made with laser technology. The purpose of this Thesis is to investigate the dimensional stability of paper: currently used and some commercially available grades. The compatibility of the papers for the special laminate is also investigated. PET is used as a reference material because PET is dimensionally stable. The dimensional stability is measured with a scanning method and the compatibility for the laminate is measured with adhesion.

Results confirm that PET is more dimensionally stable than paper. Clear differences between different paper grades were observed. The most dimensionally stable the new paper grade were two side coated grade which have synthetic fibers in the furnish. The two side coated grade from the current materials is the most dimensionally stable. Few paper grades were compatible with the used adhesives in the special laminate. The dimensional stability results were based only on three measurement. Hence, the adhesion results are more reliable since they are based on ten measurements.

The dimensional stability of currently used paper grades compared to PET were found out. Some new potential paper grades were discovered. The dimensional stability research could be continue with investigation how for example the dimensional stability of paper is changed if the paper is dried.

Radiotaajuisen etätunnistuksen avulla voidaan jäljittää esineitä ja tavaroita antennien avulla. Radiotaajuisen etätunnistuksen käyttäminen kasvaa jatkuvasti ja kyseinen teollisuuden ala kehittyy koko ajan. Antenneja voidaan valmistaa usealla eri tavalla, joista etsaus on yleisin. Yleisin käytössä oleva antennimateriaali on polyetyleenitereftalaatti eli PET.

Tämä diplomityö tehdään ympäristöystävällisemmän antennien valmistusprosessin substraattivaihtoehdoista. Tutkinnan kohteena olevassa prosessissa valmistetaan ensin erikoiskuviolaminaatti paperista ja alumiinista. Erikoislaminaatista tehdään antenneja laserteknologian avulla. Tässä diplomityössä selvitetään käytössä olevien paperien mittapysyvyys sekä yritetään löytää kaupallisilta markkinoilta jokin uusi mittapysyvä paperilaji. Lisäksi tutkitaan uusien paperilajien soveltuvuutta erikoislaminaattiin. Referenssinä käytetään PET, koska se on mittapysyvää. Mittapysyvyyttä tutkitaan skannausmenetelmällä ja soveltuvuutta erikoislaminaattiin adheesiomittausten avulla.

Tulokset vahvistavat, että PET on mittapysyvämpää kuin paperi. Myös selkeitä eroja eri paperilaatujen välillä huomattiin. Mittapysyvin paperi on päällystetty kummaltakin puolelta sekä se on tehty luonnollisen ja synteettisen kuidun seoksesta. Nykyisten tuotantomateriaalien paras mittapysyvyys oli päällystetyllä paperilla. Huonoin mittapysyvyys on päällystämättömällä paperilla. Vain osa papereista soveltuu laminaattirakenteeseen. Osa papereista eivät lainkaan muodostaneet adheesiota tutkimuksessa käytettyjen liimojen kanssa. Mittapysyvyystulokset perustuvat vain kolmeen mittaukseen per paperilaatu. Adheesiotulokset ovat luotettavampia, koska ne perustuvat kymmeneen mittauskertaan.

Nykyisten paperilaatujen mittapysyvyys suhteessa PET:iin saatiin selville. Myös uusia mahdollisia paperilaatuja tuotantoon löydettiin. Mittapysyvyys tutkimusta voidaan jatkaa selvittämällä miten esimerkiksi paperin kuivatus vaikuttaa siihen.