回收射频识别标签的过滤系统及其使用方法与流程

回收射频识别标签的过滤系统及其使用方法
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术要求2019年12月28日提交的第62/954,459号美国临时专利申请的权益，所述第62/954,459号美国临时专利申请通过本发明的整体引用，成为本发明的一部分。
技术领域
3.本发明通常涉及一种可回收射频识别(rfid)装置(如射频识别标签)、一种从相关包装中分离所述可回收射频识别装置的过滤系统以及一种使用所述过滤系统回收所述可回收射频识别装置一个或多个组件的方法。更具体地，在废物回收过程中，所述可回收射频识别装置仍可基本完好且可回收，以供重复使用，所述过滤系统用于在废物回收过程中从相关废物包装中分离所述可回收射频识别装置。


背景技术：

4.一般而言，射频识别系指利用电磁能来模拟响应装置(称为射频识别“标签”或应答器)，从而进行自身识别，并在某些情况下提供存储在标签中的附加信息和/或数据。射频识别标签通常包括通常称为“芯片”的半导体器件，在此芯片上，将形成一条连接天线的存储和工作电路。射频识别标签通常用作应答器，提供存储在芯片存储器中的信息，以响应从读取器(也称为询问器)处接收到的射频询问信号。对于无源射频识别装置，询问信号的能量也为射频识别标签装置操作提供了必要的能量。
5.射频识别标签可并入或固定在用户想稍后识别和/或跟踪的商品上。在某些情况下，可使用夹子、胶粘剂、胶带或其他方式将射频识别标签固定在商品外部，在其他情况下，可将射频识别标签插入商品内，如包含在包装内、放在一个商品或多个商品的容器内或缝在衣服内。进一步地，射频识别标签具有唯一识别号，此识别号通常是由几个字节组成的简单序列号，并附有校验数位。生产时，通常将此识别号纳入射频识别标签中。用户不能更改此序列号/识别号，且制造商保证每个射频识别标签序列号仅使用一次，因此是独一无二的。此类只读射频识别标签通常永久地固定在需识别和/或跟踪的商品上，一旦固定，标签的序列号将与计算机数据库中的主商品相关联。
6.这些射频识别装置通常包括天线和模拟和/或数字电子设备组合，如通信电子设备、数据存储器和控制逻辑，以及支持和保护天线和电子设备并将其安装或固定在一个物品上的结构。例如，射频识别标签属于射频识别装置，可作为一面为印刷品的打印标签的一部分，贴在物品上，或以其他方式直接固定在所述物品上。
7.在设计所有射频识别装置时，通常要考虑某些参数。例如，在大多数应用中，射频识别装置的尺寸和形状(即形状系数)至关重要，装置灵活性等其他特性也是如此。出于各种原因，如安全、美观、生产效率等，射频识别制造商非常倾向利用较小的形状系数。因此，由于通常需要相对较薄的轮廓和灵活性，避免使用笨重电子设备等材料以及会不适当地增加射频识别标签厚度或刚度的射频识别装置结构非常重要。
8.射频识别装置最常见的主要组件包括非常小的柔性芯片和柔性偶极天线，其实际
长度约为射频(rf)装置工作频率的一半波长。芯片和天线可与称为“带”、“内插器”和“载体”的结构连接，便于装置生产。出于讨论的目的，在下文将所述带、内插器和载体统称为“带”。
9.这些带可用作电气接口，用于在芯片相关连接件与天线相关连接件之间进行布线。带可能包括导电引线或导电垫，所述导电引线或导电垫与芯片接触垫电气耦合，从而与天线耦合。与不使用带或内插器、精确对齐直接放置的芯片相比，这些导电引线或导电垫可以提供更大的有效电气接触区域。更大的有效电气接触区域可降低在生产时所需的芯片放置准确度，同时仍提供天线和芯片之间的有效电气连接。使用此类装置在生产时非常有用，因为芯片放置和安装在高速生产时存在历史性约束，但也可能导致在生产过程中消耗更多的材料，增加生产成本，因此并不可取。
10.此外，受有关保护资源和环境的新意识水平驱动，射频识别行业目前希望获得更多的可回收物。零售商和品牌所有者努力满足客户的需求，开始寻找新的方式来回应客户请求，并提供一种有效的方式来保持品牌完整性，同时仍降低供应链成本。射频识别标签通常比条形码等其他跟踪选项更昂贵，因此增加了产品跟踪和装运的总成本。
11.此类难题之一为射频识别装置通常不是一次性的。尽管如此，目前通常将射频识别标签固定在纸板箱、塑料瓶、织物等可回收材料上。但是，射频识别标签通常不可完全回收。虽然所述天线组件(通常由铜、银或铝等导电材料制成)可回收，但射频识别芯片(通常由不可回收材料制成)不可回收。所述射频识别芯片是标签结构中最昂贵的一种零件。出于成本和环境原因，在回收产品或固定在其上的包装时，能够回收并重复使用部分射频识别标签(例如，射频识别芯片)将很有利。
12.在涉及回收带有射频识别标签的产品包装的典型废物链中，在处理后收集所述产品或包装，并在废物回收站进行加工。所述废物回收站将产品或包装分为可重复使用产品，如纸浆或塑料颗粒。由不可回收材料制成的射频识别芯片包含在输出产品中，作为一种污染物，会降低所述输出材料的价值，或作为不可回收废物，花费额外的成本进行单独处理。
13.因此，在本领域，对可回收射频识别装置(包括一个或多个可从回收操作中回收的可回收组件)存在长期的需求。在本领域，还对可回收所述可回收射频识别装置的一个或多个组件的过滤系统以及回收所述可回收射频识别装置部件的方法存在长期的需求。


技术实现要素：

14.下面给出了简要发明内容，以提供对所公开发明的某些方面的基本理解。本发明内容并非广泛概述，也并不旨在确定本发明的关键/重要要素，或界定其范围。其唯一目的是以简化的形式提出本发明的一些概念，以此作为后文的具体实施方式部分的铺垫。
15.本发明对可回收射频识别装置、回收此类装置的过滤系统以及使用所述系统回收此类装置的方法进行了说明。所述可回收射频识别装置优选包括小型可回收组件，所述小型可回收组件可与可回收天线配合工作。
16.在一个实施例中，所述可回收射频识别装置的小型可回收组件包括射频识别耦合带。在某些实施例中，基底封装所述射频识别耦合带。在某些实施例中，所述射频识别耦合带是一种近场带，包括与射频识别芯片耦合的导体。所述导体可包括回路导体，其尺寸尽可能小，以抵挡机械回收运动(如搅拌、制浆等)的破坏。此外，在将所述射频识别装置固定在
包装上时，将其放在天线附近，形成远场射频识别装置。在某些实施例中，封装所述射频识别耦合带的基底可由可压缩材料制成，所述可压缩材料可在未压缩状态和压缩状态之间转换。
17.在某些实施例中，可回收射频识别装置包括射频识别耦合带和封装所述射频识别耦合带的基底。在某些实施例中，所述射频识别耦合带包括多匝导体和射频识别芯片，其中，所述多匝导体包括内端和外端。所述射频识别耦合带进一步包括桥导体组件，其中，所述桥导体组件将多匝导体的内端和外端与射频识别芯片连接。
18.在某些实施例中，可回收射频识别装置包括射频识别耦合带和封装所述射频识别耦合带的基底。在某些实施例中，所述射频识别耦合带包括与射频识别芯片耦合的导体，其中，所述导体可包括回路导体。所述射频识别耦合带进一步包括放置在回路导体直径内的高磁导率元件。
19.在另一个实施例中，可回收射频识别装置包括射频识别芯片、射频识别耦合带和封装所述射频识别耦合带的基底。在某些实施例中，所述射频识别耦合带包括与射频识别芯片耦合的导体，其中，所述导体可包括回路导体，磁性元件放置在导体附近并与射频识别芯片耦合。
20.在一个实施例中，由基底封装的射频识别耦合带与所述可回收射频识别装置的天线磁耦合。
21.在另一个实施例中，由基底封装的射频识别耦合带与所述可回收射频识别装置的天线电容耦合。
22.在另一个实施例中，由基底封装的射频识别耦合带与所述可回收射频识别装置的天线导电耦合。
23.本发明还对从废物流中回收包装上固定的可回收射频识别装置的一个或多个可回收组件的过滤系统进行了说明。在某些实施例中，所述系统包括废物收集容器、射频识别装置检测单元以及射频识别分流区。在某些实施例中，可固定在包装上的所述可回收射频识别装置为小型可回收组件。在一个实施例中，所述小型可回收组件包括射频识别耦合带、与所述射频识别耦合带连接的射频识别芯片和封装所述射频识别耦合带的基底。所述射频识别耦合带包括与射频识别芯片耦合的导体。在某些实施例中，在所述容器内，从相关包装中分离与相关包装一起进入废物收集容器的可回收射频识别装置。在从包装中分离后，所述射频识别装置检测单元将检测可回收射频识别装置。在一个实施例中，所述射频识别装置检测单元包括射频识别检测器和天线，用于检测所述可回收射频识别装置。
24.在某些实施利中，所述过滤系统包括射频识别装置移除单元，用于从废物流中移除/分离所述检测可回收射频识别装置。在某些实施例中，将所述分离可回收射频识别装置选择性分流并送到过滤系统的射频识别分流区。在过滤过程结束时，回收所述可回收射频识别装置的小型可回收组件(包括包含射频识别芯片的射频识别耦合带)。可将所述回收组件返给射频识别标签制造商，以供重复使用。
25.为了达到上述目的及相关目的，本发明描述了所公开发明的某些说明性方面，并提供了以下说明和附图。但是，这些方面仅说明了可采用本发明所公开原理的各种方式中的几种，并旨在包括所有这些方面及其对等物。通过以下具体实施方式，并结合附图，其他优势和新颖特点将显而易见。
附图说明
26.图1为所公开的架构中包装(其上固定射频识别装置)的废物链回收过程的透视图，其中，未回收所述射频识别装置。
27.图2示出了所公开的架构中从废物流中回收包装上固定的可回收射频识别装置的过滤系统。
28.图3a为所公开的架构中可回收射频识别装置的射频识别耦合带的示意图。
29.图3b为所公开的架构中与天线耦合的射频识别耦合带的示意图。
30.图3c为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括用于封装图3a和图3b所示射频识别耦合带的基底。
31.图4a为所公开的架构中可回收射频识别装置的射频识别耦合带的示意图。
32.图4b为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括封装图4a所示射频识别耦合带的基底。
33.图5a为所公开的架构中可回收射频识别装置的射频识别耦合带的示意图。
34.图5b为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括封装图5a所示射频识别耦合带的基底。
35.图6示出了所公开的架构中从废物流中回收包装上固定的可回收射频识别装置的过滤系统。
36.图7a为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括封装未压缩状态射频识别耦合带的基底。
37.图7b为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括封装压缩状态射频识别耦合带的基底。
38.图7c为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括封装射频识别耦合带(在废物收集容器中返回未压缩状态)的基底。
39.图8a为所公开的架构中可回收射频识别装置的射频识别耦合带的示意图，所述可回收射频识别装置进一步包括磁性元件。
40.图8b为所公开的架构中可回收射频识别装置的侧视图，所述可回收射频识别装置进一步包括封装射频识别耦合带和磁性元件的基底。
41.图8c为所公开的架构中通过可回收射频识别装置移除组件从过滤系统的废物收集容器中移除的可回收射频识别装置的侧视图。
具体实施方式
42.参照附图对本发明进行说明，其中，相同参考数字始终表示相同构件。在以下说明中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他实例中，以框图形式示出了众所周知的结构及装置，以便描述本发明。
43.如上所述，在本领域，对适用于产品或包装的可回收射频识别标签或装置存在长期的需求，其中，在回收产品或包装时，所述可回收射频识别装置的至少一个或多个组件可回收。所述射频识别芯片是射频识别装置中最昂贵的一种组件，因此，在回收过程中，能够从包装中分离并回收射频识别芯片将很有利。本发明提供了一种包括一个或多个可回收组
件的可回收射频识别装置、一种回收所述可回收射频识别装置的过滤系统以及一种在废物回收过程中回收可回收射频识别装置的方法。
44.最初参考附图，图1为回收包装20(其上固定射频识别装置22)的常规废物链回收过程10的透视图，其中，未回收射频识别装置22。包装20可能是箱子、容器、包装、产品等，其上固定射频识别装置22，在其使用寿命内用于跟踪包装20。射频识别装置22包括射频识别芯片24。在步骤30，收集其上固定射频识别装置22的包装20，以供回收。然后，如通过搅拌、制浆或其他机械过程，对其上固定射频识别装置22的包装20进行机械加工，以拆分包装20，通常在步骤40的过程中销毁或停用射频识别装置22。然后，在步骤50，为了重新用作输出材料，移除加工包装20，但其仍被射频识别装置22污染。如前所述，存在射频识别芯片24降低了所述输出材料的价值，必须将其作为不可回收废物，花费额外的成本进行单独处理。
45.图2示出了所公开的架构中从废物流中回收包装上固定的可回收射频识别装置的过滤系统100。待回收的包装102包括射频识别标签104(包括射频识别芯片106)。将包装102送到收集区110。通过加工步骤或步骤120循环待回收的包装，从射频识别组件130中分离输出材料140，如装置和芯片。可将所述射频识别组件出售给射频识别标签制造商，作为产品160进行重复使用。
46.图3a-图3c示出了可回收射频识别装置200的一个实施例，可回收射频识别装置200包括一个或多个可回收组件，所述可回收组件包括射频识别耦合带202，其中，耦合带202包括导体204和射频识别芯片206。射频识别耦合带202可为近场磁带，如h场带，导体204可为回路导体。如图3a所示，回路导体204作为电感器，在所需频率下与射频识别芯片206电容共振。如图3c所示，可回收射频识别装置200进一步包括用于封装射频识别耦合带202的基底208。基底208可采用一对薄膜的形式，如使用胶粘剂粘在一起的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)材料薄膜，以防水分进入封装的射频识别耦合带202，从而形成坚固的密封包装。
47.如图3b所示，将可回收射频识别装置200的射频识别耦合带202放在天线214附近，在射频识别耦合带202和天线214之间形成耦合216，从而形成远场射频识别装置。由于典型回收过程利用机械运动，如搅拌或制浆，射频识别耦合带202的尺寸应尽可能小。因此，回路导体204优选最小直径，与回路导体204相关的线宽应尽可能小，以减小射频识别耦合带202的总体尺寸，从而降低耦合带204因回收过程的机械运动而受到破坏的可能性。
48.在图4a和图4b所示的替代实施例中，可回收射频识别装置300包括射频识别耦合带302，其中，所述电感器为多匝电感器。射频识别耦合带302通常为近场磁带，如h场带，并包括导体304和射频识别芯片310。如图4a所示，导体304为多匝线圈导体，包括内端306和外端308。如图3a-图3c所示，与先前实施例中的回路导体204相比，多匝导体304的直径优选减小。
49.在本领域中，众所周知，多匝线圈需要射频识别芯片310与导体304的内端306和外端308连接。可在射频识别芯片310下方布置多匝线圈导体304的多匝线圈，以连接多匝线圈导体304和射频识别芯片310的内端306和外端308。可替代地，如图4a所示，射频识别耦合带302可进一步包括桥导体组件312。桥导体组件312包括内端连接元件314和外端连接元件316。内端连接元件314与多匝线圈导体304和射频识别芯片310的内端306进行电气通信，外端连接元件316与多匝线圈导体304和射频识别芯片310的外端308进行电气通信，从而将多匝线圈导体304与射频识别芯片310连接。
50.桥导体组件312可作为双面蚀刻过程的一部分或作为导电材料的添加印刷，多匝线圈导体304可由铝箔等金属或印刷导电墨水制成。如图4b所示，可回收射频识别装置300进一步包括基底318和由基底318封装的射频识别耦合带302。因此，可回收射频识别装置300的可回收组件包括与射频识别芯片310连接并由基底318封装的射频识别耦合带302(如图4a所示)。
51.在图5a和图5b所示的另一个替代实施例中，可回收射频识别装置400包括射频识别耦合带402，射频识别耦合带402包括导体404和射频识别芯片408。射频识别耦合带402通常为近场磁带，如h场带，导体404优选为回路导体。射频识别耦合带402进一步包括高磁导率元件406。优选将高磁导率元件406放置在回路导体404的中心区域内，使回路导体404围绕高磁导率元件406。在这种特殊结构中，可使用较小的h场射频识别带，因为高磁导率元件406会增加线圈电感，允许回路导体404的直径比先前实施例中的直径更小。如图5b所示，可回收射频识别装置400进一步包括基底410和由基底410封装的射频识别耦合带402。
52.在图8a和图8b所示的另一个替代实施例中，可回收射频识别装置700包括射频识别耦合带701。射频识别耦合带701包括导体702和射频识别芯片704。射频识别耦合带701通常为近场磁带，如h场带。射频识别耦合带701进一步包括磁性元件706，磁性元件706由钢等磁性材料制成。可使用磁性元件706，在回收操作中利用磁场分离并回收可回收射频识别装置700，具体讨论如下。如图8b所示，可回收射频识别装置700进一步包括基底708和由基底708封装的射频识别耦合带701。在其他实施例中，还可在回收操作中通过电容或导电耦合分离并回收所述射频识别耦合带(包括射频识别芯片)。
53.在图7a-图7c所示的另一个替代实施例中，可回收射频识别装置600包括射频识别耦合带602和基底604。射频识别耦合带602包括导体(未示出)和射频识别芯片(也未示出)，通常为近场磁带，如h场带。在图7b所示的应用中，将由基底604封装的射频识别耦合带602放在天线606附近，在射频识别耦合带602和天线606之间形成耦合，从而形成远场射频识别装置。更具体地说，基底604可由使用胶粘剂粘在一起的两层泡沫材料制成，以防水分进入封装的射频识别耦合带602。因此，如图7c所示，可回收射频识别装置600的相对密度小于水，在回收操作中，可回收射频识别装置600将浮在水箱630的顶部。进一步地，基底604可压缩。在未压缩状态610下，所述基底泡沫处于其自然状态。在压缩状态620下，所述基底泡沫被压缩，因为射频识别带602连接在天线606附近，并因可回收射频识别装置600的结构而固定在平整状态，可最大限度地减少可回收射频识别设备600在未压缩状态610下的视觉“反弹”。在回收可回收射频识别装置600时，可回收射频识别装置600返回未压缩状态610。
54.在图6所示的实施例中，提供了一种从废物流中回收可回收射频识别装置200的一个或多个可回收组件(例如，图3a-图3c)的过滤系统500。过滤系统500旨在隔离废物流中射频识别装置的存在，并分离此体积，从而形成二次废物流，其中，每单位体积射频识别装置的密度较高。如上所述，可回收射频识别装置200的所述可回收组件优选包括射频识别耦合带202和基底208。耦合带202进一步包括导体204和射频识别芯片206，所有组件均优选封装在基底208内。但是，还考虑由过滤系统500处理的射频识别装置也可以是任何先前描述的实施例。仅封装所述可回收射频识别装置的带部分，就可固定最容易损坏的所述可回收射频识别装置的所选部分，从而在无任何损坏的情况下促进回收。仅封装所述可回收射频识别装置的一部分，而不封装整个射频识别装置，不仅可确保材料的最佳使用，还可确保所述
可回收射频识别装置很紧凑。紧凑型射频识别装置很容易回收。另一方面，大型射频识别装置可能堵塞过滤系统。
55.如图6所示，过滤系统500包括初级废物输入510、废物收集容器520和射频识别装置检测单元530。初级废物输入510是包装102(包括固定的射频识别标签104和射频识别芯片106，如图2所示)进入废物收集容器520并暴露于射频识别装置检测单元530的位置。可回收射频识别装置检测单元530包括与读取器天线534(通常为近场天线)耦合的射频识别读取器532可替代地，可回收射频识别装置检测单元530可采用谐波检测器的形式(未示出)。如图6所示，过滤系统500进一步包括射频识别装置分流区550和二次废物输出560，用于接收废物收集容器520的输出。
56.更具体地说，过滤系统500使用与已知废物流区域(例如管道)耦合的射频识别读取器532以及一种将某些废物流选择性分流的方法。根据废物流的性质，可以使用不同类型的天线和射频识别装置耦合器。例如，使用水等液体液体载体时，近场读取器天线最适用。相比之下，当在输送机上使用粉碎材料时，远场天线可能更适合或更适当。
57.在一个实施例中，如图8c所示，废物收集容器520可为浮选箱712，包括输入714和输出716。过滤系统500可进一步包括可回收射频识别装置移除单元720。可回收射频识别装置移除单元720可与可回收射频识别装置700(包括磁性元件706)配合使用(如图8a所示)。更具体地说，在回收过程中，可回收射频识别装置移除单元720利用磁场从浮选箱712中吸引可回收射频识别装置700，从而从任何其他废物中分离并回收可回收射频识别装置700。但是，在其他实施例中，也可通过电容或导电耦合，从浮选箱712中吸引可回收射频识别装置700。
58.在图2和图6所示的替代实施例中，提供了一种在废物回收过程中回收可回收射频识别装置104的一个或多个可回收组件(包括射频识别芯片106)的方法100。更具体地说，如图6所示，以初级废物输入510的形式接收包括包装102的废物流，其中，可回收射频识别装置104固定在包装102上。如图6所示，在步骤110，收集所述废物流，然后，所述废物流进入废物收集容器520。在步骤120，通过通常涉及搅拌或制浆等机械运动的过程，将可回收射频识别装置104与包装102分离。如上所述，优选可从包装102上基本完好地拆下可回收射频识别装置104，也不会损坏所述射频识别耦合带。由基底封装射频识别耦合带，确保不会损坏所述耦合带及其连接的射频识别芯片，尤其是在所述可回收射频识别装置受到搅拌或制浆等机械运动的影响时。因此，将所述可回收射频识别装置的一个或多个可回收组件与包装分离。在本实施例中，将由铝或石墨烯等可回收材料制成的可回收射频识别装置的天线214(如图3b所示)与包装102一起回收，而将由不可回收材料制成的射频识别耦合带202与包装材料102分离。
59.在步骤130，使用射频识别检测器530(如图6所示)检测从包装102中分离的射频识别耦合带202(包括射频识别芯片)(如图3a所示)，并从废物流中选择性分流到射频识别装置分流区550。如图8c所示，可使用利用磁场的射频识别装置移除组件720以磁吸方式从废物流中将包括射频识别耦合带202的所述分离可回收射频识别装置104(如图3a所示)选择性分流。在步骤130移除后，可将可回收射频识别装置104的所述移除或回收组件交给射频识别标签制造商，以供重复使用，并在步骤160将其固定在新包装上。此外，如上所述，在步骤140，将所述非射频识别废料分流到二次废物输出560，以进行进一步的回收，其价值未因
存在射频识别装置104或其各个组件而受到影响。
60.在优选废物链中，在回收阶段回收所述射频识别芯片，并将其返给射频识别标签制造商，以供重复使用。这种重复使用可防止将所述射频识别标签包含在产品或包装的其他可回收材料中或将其污染。反过来，回收站可将回收的射频识别装置以低于新射频识别组件的成本出售给标签制造商，从而提高整体材料回收的成本效益，进而提高整体回收率和制造效率。
61.上文还包括所述发明的示例。当然，在描述所述发明时，无法描述每种可能的组件或方法组合，但本领域的普通技术人员可能认识到，对于所述发明，可能存在许多进一步的组合和排列。因此，所述发明旨在覆盖在所附发明要求保护范围的精神和范围之内的所有此类改变、修改和变化。此外，就具体实施方式或发明要求保护范围中所使用的术语“包括(includes)”而言，此术语旨在以类似于术语“包括(comprising)”的方式包含在内，而“包括(comprising)”在发明要求保护范围中作为过渡词使用。