автореферат диссертации по искусствоведению, специальность ВАК РФ 17.00.06
диссертация на тему: Дизайн объемной этикетки

Полный текст автореферата диссертации по теме "Дизайн объемной этикетки"

на правах рукописи

^иоиьзз15

Языева Светлана Борисовна

ДИЗАЙН ОБЪЁМНОЙ ЭТИКЕТКИ

17.00.06 - Техническая эстетика и дизайн

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007 год

003053315

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор M.JL Соколова

Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор А.И. Крашенинников кандидат технических наук, доцент А.И. Шуйский

Ведущая организация

Институт химической физики им. H.H. Семенова Российской Академии Наук

Защита состоится « 22 » февраля 2007 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.04 при Московском государственном университете приборостроения и информатики, 107846, г. Москва, ул. Стромынка, д. 20, зал заседаний Учёного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного Университета Приборостроения и Информатики.

Автореферат разослан «22» января 2007 года.

диссертационного совета

Ученый секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Трудно переоценить значение этикетки в качестве источника информации о той или иной продукции. Основные требования, предъявляемые к этикетке - информативность, эстетичность и устойчивость к воздействиям среды использования.

Одним из направлений усовершенствования дизайна обычной этикетки является создание объёмной трехмерной самоклеящейся этикетки. Особый дизайн этикетка получает путём заливки компаундом. Компаунд - это полимерная композиция из эпоксидной смолы и отвердителя. Компаунд после застывания образует полусферическую форму, своего рода линзу. В иностранной литературе такие этикетки называют resinata (залитая смолой), cristal drop (хрустальная капля) и stereo label (стереоэтикетка). Область применения объёмной этикетки очень широкая. Она используется для обозначений кнопок и клавиш на различных панелях управления, при декорировании транспортных средств, в рекламно-сувенирной продукции; этикетка наклеивается на бытовом и промышленном оборудовании, на эксклюзивных видах упаковок. :

Дизайн объёмной этикетки зависит от физико-механических и эстетических характеристик составляющих элементов - подложки и компаунда. Подложка представляет собой плоскую самоклеющуюся этикетку, эстетические качества которой определяются посредством графического дизайна. Нанесение компаунда на подложку позволяет сформировать новый объект — объёмную этикетку - современный продукт дизайнерской работы и интерес дизайнеров к ним растёт. Вместе с тем, факторы дизайна объёмной этикетки и влияние на них свойств используемых материалов, технологии изготовления и условий эксплуатации до настоящего времени не исследованы. Более того, около 30% объёмных этикеток при изготовлении отбраковывается. Поэтому вопросы анализа и учета влияния физико-механических характеристик объёмной этикетки и

условий среды её применения на дизайн объёмной этикетки является актуальной задачей.

Таким образом, цель работы: установить влияние физико-механических характеристик составляющих элементов объёмной этикетки и условий среды использования на дизайн объёмной этикетки. Поставленная цель определила необходимость решения основных задач исследования: 1- Классификация факторов дизайна объёмной этикетки; 2. Разработка научных основ регулирования физико-механических

характеристик составляющих элементов объёмной этикетки позволяющих качественно улучшить факторы её дизайна .3. Анализ влияния на дизайн объёмной этикетки угла смачивания,

поверхностного натяжения эпоксидной смолы и рельефности (нанесение информации краской методом шелкографии) поверхности. 4. Определение основных параметров процесса растекания капли смолы по рельефным поверхностям: максимальный радиус растекания и минимальное время растекания капли смолы.

5- Установление зависимости высоты линзы компаунда от размеров подложки.

6- Установление влияния на адгезию составляющих элементов объёмной этикетки от способа нанесения печати на подложку.

7. Установление влияния агрессивных сред и ультрафиолетового (УФ) облучения на дизайн объёмной этикетки.

Научная новизна

1- Проанализированы основные функции дизайна объёмной этикетки (информативность и эстетичность) и выявлены дополнительные факторы дизайна объёмной этикетки («эффект линзы» и защитный).

2- Введён коэффициент визуального восприятия (квв) объёмной этикетки. При квв = 1 эстетические качества дизайна объёмной этикетки

максимальны, а при квв -> 0 дизайн объёмной этикетки представлен дополнительным защищающим фактором дизайна объёмной этикетки.

3- Определены основные параметры (максимальный радиус и минимальное время) процесса растекания капли смолы по рельефным поверхностям, оказывающие существенное влияние на дизайн объёмной этикетки.

4. Установлено, что при полном растекании линзы толщина слоя компаунда объёмной этикетки И = 1,9 мм, остаётся постоянной величиной для проанализированных материалов и не зависит от размеров подложки.

5. Установлены оптимальный («эффект линзы» максимален) и критический (толщина слоя компаунда постоянна) диаметры круглой подложки этикетки. Экспериментально получены значения: при Вттш =9 мм угол смачивания <ртах = 58' и при Окритт = 17 мм - угол смачивания <ртлх -» о".

6- Установлены, что показатели адгезии составляющих элементов объёмной этикетки меняются в пределах от 10,7% до 14,4% в зависимости от способа нанесения печати на подложку.

7. Выявлено влияние внешних факторов (УФ - излучения, агрессивных сред) на прозрачность линзы и адгезию объёмной этикетки. Экспериментальные модели после воздействия: УФ - излучения помутнели на 5 %; 3 %-м щелочным раствором Ма!1С03 - на 10 %, по сравнению с моделями, не участвующими в эксперименте.

Практическая значимость

1 • Слой компаунда объёмной этикетки в качестве дополнительного

защитного фактора дизайна увеличивает срок службы объёмной этикетки как информационного источника по сравнению с плоской самоклеющейся этикеткой в несколько раз.

2. Установлена для исследуемых составляющих элементов объёмной

этикетки значение критической силы отрыва, зависящей от способа нанесения печати, что позволяет улучшить эксплуатационные

характеристики объёмной этикетки. 3. Создан вакуумный электронный смеситель, обеспечивающий повышение качества дизайна объёмных этикеток (вышеуказанное изобретение запатентовано).

4- Сформулированы практические рекомендации по технологии изготовления объёмной этикетки для получения максимального экономического эффекта: расчёт оптимальной массы компаунда позволил уменьшить брак готовых изделий до 3 %.

5- Разработанные объёмные этикетки внедрёны в ООО «Комэкспорт» г. Каменск Шахтинский, на заводах по выпуску нагревательных котлов «Конорд» и «Дон» г. Ростов-на-Дону.

Апробация работы

По материалам диссертации сделаны доклады на следующих научных конференциях:

- Всероссийская научно-практическая конференция «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2005);

- Международная научно-практическая конференция «Строительство-2005», подсекция металлических, деревянных и пластмассовых конструкций.

(г. Ростов-на-Дону, 2005);

- Всероссийская научно-практическая конференция «Дизайн и технология художественной обработки материалов» (г. Москва, 2006);

- Всероссийская научно-практическая конференция МГПУ, «Методика обучения в высшей школе» (г. Махачкала, октябрь, 2006).

Публикации Основные результаты исследований изложены в 10 научных работах, в том числе в ведущих рецензируемых журналах.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждены сопоставлением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными путём испытаний с последующим внедрением разработанных методов и средств в

ис следовательскую практику и производство. Алгоритмы действий, предложенные в работе, хорошо согласованы с современными научными представлениями и данными, полученными из отечественных и зарубежных информационных фондов, а также подтверждаются собственными оригинальными исследованиями и их обсуждением на научных конференциях. Техническое решение прибора для проведения эксперимента по приготовлению смеси смолы и отвердителя защищено авторским патентом.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных: па 150 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 109 наименований И приложения на 4 страницах.

Во введении отражена актуальность выбранного направления исследований, сформулирована цель работы.

В первой главе (обзор литературных и электронных источников информации) проведён анализ работ, связанных с историей графического дизайна и основными функциями графического дизайна. Рассмотрен графический дизайн а качестве базисного элемента создающего дизайн этикетки; изменения дизайна этикетки от соприкосновения с новыми технологиями; создание объёмной трехмерной этикетки на самоклеящейся основе (рис.!)

енликопизироваштя бумага клеевой слом

печать

подложка

компаунд

; ; ' | I; ,.i

ш

Рис. 1. Структура объемной этикетки

Информативно-декоративная функция графического дизайна является основной функцией этикетки как продукта графического дизайна. Для защиты графического изображения от внешних воздействий среды и улучшения дизайна, поверхность этикетки покрывают слоем компаунда, образующим прозрачный полусферический объём, что позволяет нам назвать его линзой.

Показано, что приоритетным при визуальном восприятии исследуемого объекта являются такие характеристики дизайна объёмной этикетки, как «эффект линзы», объём и цвет.

В работах В.Ю. Пирайнена определена целесообразность проектирования и изготовления нового изделия при условии повышения уровня его дизайна (рис.2):

дизаин проектируемого изделия

дизайн изделия -прототипа

1Г

дополнительные

факторы качества изделия

Рис. 2. Повышение уровня дизайна проектируемого изделия

Л = £>0+^ + 4,; (1)

где: О - дизайн проектируемого изделия (объёмной этикетки); £>0 - дизайн изделия-прототипа (плоской самоклеющейся этикетки); с1ф и - дополнительные факторы качества изделия, улучшающие его дизайн за счёт функциональных и эстетических свойств соответственно.

Итак, дизайн объёмной этикетки соответствует требованиям, по которым дизайн проектируемого изделия выше уровня дизайна изделия-прототипа. Информативность и эстетичность - основные функции дизайна объёмной этикетки. Дополнительными факторами дизайна объёмной этикетки являются: функциональным - защитный, эстетическим - «эффект линзы».

Во второй главе рассмотрены материалы исследования (виниловые плёнки и смолы), основные виды печати и анализ технологии изготовления объёмной этикетки. Приводятся классификация материалов, их физико-механические характеристики и сравнительный анализ с последующим обоснованием выбора. В табл. 1 приведены физико-механические

показатели плёнки СЖАСАЬ, обеспечивающие основную функцию дизайна объёмной этикетки и оказывающие влияние на её эксплуатационные характеристики

Таблица 1

Физико-механические показатели плёнки ORACAL

Свойство Значение

Устойчивость к деформациям (DIN 30646) при наклеивании на сталь, в поперечном направлении - усадка не наблюдается, в продольном направлении - усадка < 0,25%

Водостойкость (DIN50021) при наклеивании на алюминий, в течение 48 часов при 23°С - без изменений

Термостойкость при наклеивании на алюминий в интервале от -40°С до +80°С - изменений не наблюдается

Клеевой слой Полиакрилатовый дисперсионный долговременного действия

Приклеивание (метод тестирования FINAT-FTM 1, после 24 часов на нержавеющую сталь) Окончательное: > 24 часов; Прочность: минимально 16 Н/25 мм; Температура: минимальная +10°С

Сопротивление на разрыв (DIN 53455) в продольном направлении - минимально 1,9 МПа, в поперечном направлении - минимально 1,9МПа

Растяжение до разрыва (DIN 53544) в продольном направлении - минимально 130%, в поперечном направлении - минимально 150%

Минимальный срок эксплуатации при использовании на вертикальной поверхности (среднеевропейский климат) - 3 года

Глянцевая поверхность Не менее 73 % отражения

Таким образом, выбрана плёнка (ЖАСАЬ (производитель ОКАРОЬ -Германия), отвечающая главному предъявляемому требованию возможности наносить графическое изображение всеми основными видами печати: шелкография, струйная и цифровая.

Далее с позиций свойств проанализированы эпоксидные и полиуретановые смолы, формирующие линзу объёмной этикетки. Выбрана для проведения экспериментов - эпоксидная смола Еро-8са1 (Южная Корея), так как линза компаунда создаёт требуемый дизайн объёмной этикетки. В таблице 2 приведены её характеристики.

Раздел 2.2 включает анализ способов нанесения печати на виниловую плёнку и технологические характеристики этих способов. Из трёх основных способов нанесения печати шелкография является универсальным с точки зрения применяемых материалов.

Таблица 2

Физико-механические показатели эпоксидной смолы Еро-8са1

Свойство Диапазон изменения

Плотность при 20 °С, г/см3 1,10-1,25

Температурный коэф. линейного расширения, "С"1 (45-85) 10°

Прочность, (МПа) 4-29

при растяжении 10-20

при сжатии 8-14

при изгибе

Модуль упругости, (МПа) 250-350

Краски, используемые в шелкографии, не растворимы, что соответствует основным требованием при заливке подложки компаундом. Шелкография -это совокупность нескольких технологий: натяжения формных рам, выбора ситовой ткани, эмульгирования печатных форм, просушки специальным методом и др. Важным фактором в шелкографии является возможность нанесения слоя краски различной толщины, что повышает степень визуального восприятия дизайна объёмной этикетки.

В разделе 2.3 приведен анализ технологии изготовления объёмной этикетки. Изготовление подложки и заливки её компаундом включает следующие этапы: разработку на компьютере дизайна макета подложки, плоттерную резку по контуру макета подложки; нанесение графического изображения на подложку; снятие облоя; проведение по разработанной методике дегазации компаунда; заливку компаундом подложки; сушку готового изделия; выбраковку.

На 10000 образцах £> = Злш-=-ЗОлш установлено, что оптимальная температура сушки в температурной камере (шкаф сушильный ШС-80-01 СПУ) равна 55 °С и время сушки -3 ч 25 мин. Сушка на сушильных столах в условиях комнатной температуры - 48 часов. Проверку объёмных этикеток на наличие брака осуществляют при направленном освещении. Выбраковку проводят на наличие «перелива» и «недолива», неравномерного растекания компаунда, пузырьков в слое компаунда, инородных частиц в объёмной этикетки.

Таким образом, осуществляется выбор материала для проведения экспериментальных исследований: виниловая самоклеящаяся плёнка ORACAL и эпоксидная смола Epo-Seal. Выбрана технология нанесения печати - шелкография, краска Marabu (Германия). В технологии заливки объёмной этикетки предложена схема, где один из этапов совмещает два процесса - перемешивание смолы с отвердителем и дегазацию компаунда. Устройство обеспечивающее это совмещение запатентовано.

В третьей главе приведены описания эксперимента и модели теоретического исследования процесса, который позволяет выявить время растекания капли эпоксидной смолы по виниловой плёнке и максимальный радиус растекания капли смолы в зависимости от рельефности поверхности. Рельефность поверхности — совокупность неровностей поверхности, создаваемых нанесённой краской на поверхность плёнки. В нашем случае -это очерченный круг на виниловой плёнке радиусом 1см (для удобства вычисления степени рельефности поверхности) с нанесёнными краской полосками (полоса по форме - прямоугольник, для удобства вычисления площади рельефной поверхности).

При неизменных условиях окружающей среды и состава смолы динамику процесса растекания капли определяют следующие факторы: поверхностное натяжение, смачивание, вязкость, теплопроводность, ионные связи. При этом необходимо учитывать следующие факторы: действие силы тяжести, расплющивающее каплю; действие собственного поверхностного натяжения, сжимающего каплю; действие поверхностного натяжения на границе «капля — твердая поверхность», которое способствует некоторой деформации капли.

Необходимо также оценить влияние энергии активации молекулярных связей Q, образующихся при растекании капли по поверхности, на скорость растекания капли эпоксидной смолы по поверхности виниловой плёнки (по модели С.А.Бородина). Полагая, что контакт капли смолы с поверхностью плёнки происходит на площади A = nR2, где R — радиус растекающейся

капли, а количество молекулярных связей для поверхности виниловой плёнки без нанесения изображения N = Л/2, где а - площадь, приходящаяся

на одну связь (а »2-10"' см), для рельефной поверхности эту энергию можно определить как:

ква

где N - число молекул на поверхности контакта капли с плёнкой;

Q - энергия активации одной молекулярной связи; в- степень покрытия молекулярными связями площади А;

к = ~ коэффициент пропорциональности, учитывающий рельефность поверхности;

Арлф - реальная площадь контакта смолы с поверхностью плёнки с учетом её рельефности.

Массу капли, формируемой на конце «иглы» с внутренним диаметром , можно определить, пользуясь уравнением равновесия капли в момент стенания с кончика иглы:

(3)

^иг,

где <т - поверхностное натяжение эпоксидной смолы;

£ = 9,81 • 103 т*/сг - ускорение свободного падения;

¿иа - диаметр «иглы», с которой капает смола.

Отсюда определяем массу капли смолы:

сгтпЗ (4") т =-. 4 '

ё

Далее были получены зависимости величины радиуса основания капли от степени рельефности поверхности:

(5)

(Ш + 4(Заг//4/>£)з [кваа2 + Дб)

ква2

и зависимость времени растекания капли смолы от степени рельефности поверхности:

ег, dH + 4(3ad/4pg)i ква2

Т =

ч V _ /

I 2{кОаа1 + Д^Я

При растекании смолы по поверхности плёнки происходит замещение адсорбированных на поверхности молекул газов воздуха и паров смолы. При этом потенциальная энергия капли перейдет в энергию активации Эта энергия численно равна энергии поверхностного натяжения. В этом случае радиус растекания капли будет максимальным:

На рис.3 и рис.4 приведены результаты теоретических расчётов полученных по приведённым выше формулам. Из графиков (рисунков) видно, что при значении степени покрытия 0 = 0 (т.е. нет ни одной активной связи), поверхность не смачивается, Д = 0. Участок 0<в < 1 характеризуется активацией всех возможных для данной площади молекулярных связей. При в = 1 Л близка к максимальному значению. При значениях кв > 1 происходит нарастание концентрации активных молекулярных связей. Диаметр основания капли увеличивается незначительно, а время растекания продолжает расти пропорционально степени покрытия активными молекулами площади связи.

Для подтверждения вышеприведённой теоретической модели был проведён эксперимент, где рассматривались этапы процесса растекания капли смолы в зависимости от степени рельефности плёнки (рис.5) и от времен растекания.

(7)

Рис.З. Зависимость времени растекания капли смолы от степени рельефности плёнки

Д, лш 2,5 2 1,5 1

О 5 10 15 Ш

Рис.4. Зависимость радиуса основания капли смолы от рельефности плёнки

V

А*>ж=лг2 =п,см

, о 1 2 3 4 5

' ^=0,08СЛ12 0,324сл,г Ае,ф = 0,4247см2 = 0,4646см' = 0,5880с,2

Р^=2,54% Р^ =10,33% (3^ = 13,51% = 14,78% Р,,„ = 18,72%

Рис.5. Линейка изменения рельефности плёнки

Из графика (рис.б), видно, что на участке Т <10 мс концентрация молекулярных связей растет пропорционально степени рельефности 0 % < рряф <10,33 %. Для Т = 10 мс и ррлф = 14,78 % - радиус растекания достигает максимума К = 2,21 мм. По формуле (7) /?„,„ =2,44,«.«. При Ррдф = 18,72%, радиус растекания незначительно уменьшается, а время растекания продолжает увеличиваться.

Рис.6. Зависимость радиуса основания капли смолы от времени растекания капли по

поверхностям

плёнки:0-/^ = 0%;

1-

/^=2,54%; 2-рряф =10,33%; Ъ-Рраф =13,51%; 4-/}^ =14,78%; 5-^ =18,72%.

32 Т, с

Полученные экспериментальным путём зависимости радиуса основания капли и длительности процесса растекания от рельефности поверхности плёнки, удовлетворительно совпадают с расчётными зависимостями.

Таким образом, предложенная модель процесса растекания капли смолы по рельефным поверхностям даёт возможность рассчитать основные параметры процесса: максимальный радиус растекания и минимальное время растекания смолы.

В главе 4 проведён эксперимент с анализом функциональной зависимости высоты линзы от диаметра подложки. Функциональная зависимость высоты линзы от диаметра подложки определяет приоритет дополнительного фактора дизайна объёмной этикетки либо защитного, либо «эффекта линзы», обеспечивающего повышение степени визуального восприятия за счёт оптического эффекта полусферы компаунда, т.е. когда высота линзы равна радиусу подложки.

Основной сложностью в заливке объёмных этикеток является подбор массы компаунда, соответствующей данной площади подложки. Есть две технологические проблемы в заливке - недолив и перелив (рис.7). В эксперименте заливаются компаундом подложки круглой формы /5 = 3 мм -5- 30 мм с шагом АО = ОД мм.

компаунд клеевой слой

печать

силиконизированная бумага

подложка

| „ота^^п".! сг) Гго........|и|.......влауц^чй'ид^

оптимальная порция компаунда

недолив компаунда

перелив компаунда

Рис.7. Подбор экспериментально оптимальной порции компаунда

Линейка размеров определена на основе исследованных образцов в количестве 10000 штук, где (по технологическим возможностям) минимальный диаметр подложки равен Злш, максимальный - 30 лш.

Отмечено, что в этих пределах происходят изменения высот линз, определяемые визуально (рис.8).

а

I

н

Рис.8. Динамика изменения формы линзы в зависимости от увеличения диаметра круглой подложки при соответственно оптимальных порциях компаунда

При определении оптимальной порции компаунда принималась подложка О = 9 мм, которая визуально находится в середине линейки с максимальной высотой линзы.

Экспериментально было установлено, что при порции компаунда меньше 0,83 мл образуется недолив, т.е. недостаточное количество компаунда на подложке, что приводит к неспособности данного объёма компаунда покрыть за счёт самопроизвольного растекания всю площадь подложки либо при растекании высота линзы не максимальна, что сказывается на эстетических качествах дизайна объёмной этикетки. При порции компаунда больше 0,95 мл, образуется перелив, т.е. чрезмерное количество компаунда на подложке не позволяет силам поверхностного натяжения удержать весь объём компаунда в пределах контура и компаунд вытекает за пределы подложки. На рис.9 графически показаны результаты эксперимента.

й(лш) 3

2,5

2 1,5 1

0 3 6 9 12 15 18 21 о{мч)

Рис.9. Зависимость высоты линзы компаунда от диаметра круглой подложки

Таким образом, в результате эксперимента определена зависимость высоты линзы компаунда от диаметра круглой подложки. Это позволило ввести коэффициент визуального восприятия объёмной этикетки квв = к/г, где И - высота линзы, г - радиус подложки. Коэффициент позволяет описать особенность эстетического восприятия объёмной этикетки. При Опдж = 3ммн-5,6мм, соответственно кшти = 1,5 мм + 2,8мм, квв= 1, «эффект линзы» в качестве дополнительного фактора дизайна максимален. При Д^ = 5,6 мм +11 мм; й„ы = 2,8 ми, 0,5 < квв <1 высота линзы максимальна.

При Опдж =\\мм + \1 мм ; кяш,ш = 2,8мм +1,9 мм, 0,22<квв <0,5 высота линзы

уменьшается соответственно увеличению диаметра подложки. При Опдж = 17 мм и более (ограничения связаны с рентабельностью производства) 0 <квв < 0,22 высоту линзы корректней назвать толщиной слоя компаунда, которая остаётся величиной постоянной не зависящей от размера подложки = 1,9 мм. В этом случае приоритетным становится защитный дополнительный фактор дизайна объёмной этикетки, что не умаляет степени визуального восприятия изделия.

Таким образом, полученные результаты дают возможность определить оптимальную порцию компаунда для изготовления объёмных этикеток, что позволяет исключить «недолив» и «перелив» и обеспечить интересуемый нас дизайн объёмной этикетки.

В пятой главе исследуется влияние способа нанесения графического изображения на адгезионные свойства компаунда и подложки в объёмной этикетке. Влияние скорости нагружения на прочность зависит от упругих свойств компаунда. Поскольку эти характеристики в свою очередь зависят от температуры, то по мере повышения температуры влияние скорости растет, что существенно влияет на функции дизайна объёмной этикетки и её эксплуатационные характеристики.

В нашем исследовании используется метод неравномерного отрыва (отслаивания). На прочность при отслаивании в наибольшей степени (по

сравнению со сдвигом и равномерным отрывом) влияет толщина компаунда и скорость нагружения. При определении деформационных свойств, как правило, скорость нагружения меньше, чем при испытаниях до разрушения. В экспериментах обычно скорость отрыва «1 н-15мм / мин..

1еР,--- 1йРг

Рис.10 Зависимость разрушающей нагрузки соединений компаунда и плёнки от температуры и скорости деформирования:

а) 1-Т = 323К; 2- Т = 333К; 3- Т = 343АГ; 4- Т = Ъ2ЪК;

б) V = 4 мм / мин; 2- V = 20 мм / мин; 3- V = 120 мм / мин; 4-х- 500 мм / мин.

На (рис.10) приведены зависимости разрушающей нагрузки соединений от температуры и скорости деформирования. Скорость отслаивания (Vomc) определяем как частное от деления длины, отслоенного участка покрытия (i) на величину продолжительности (заданной ранее) отслаивания .

v -L (5.1)

отс , * п

L = 50 лш, t = 50 мин, К = 1 л<л</

' " ' /мин

Значение величины адгезионной прочности с учётом показаний прибора

и ширины отслаиваемой полосы плёнки (рис.11), определяли по формуле:

^ =-; (5'2)

где Р - минимальное значение усилия отслаивания полосы плёнки-покрытия; d -ширина полосы плёнки-покрытия.

За показатель адгезии полосы плёнки и компаунда принимается минимальное значение показателя аадг, полученное по 10 параллельным измерениям.

Приведём обработанные результаты испытания:

1- "'ййг.тт = "печать методом шелкографии;

2- ^л-.шт =1'77%, - печать струйная;

3. <тадгМп = 1,87 Н/см - печать цифровая;

4- =1,67«/ - подложка чистая (без печати).

/ см

Графическое изображение, нанесённое методом шелкографии на подложку, на 14,4 % усиливает адгезионные свойства компаунда и подложки по сравнению с чистой подложкой (без нанесения изображения).

В разделе 5.3 ставится и решается теоретическая задача о длительной адгезионной прочности с напряженным состоянием в адгезионном соединении, предназначенном для испытания на нормальный отрыв в режиме ползучести (по модели Р.А.Турусова). На рис. 12 приведён график зависимости касательных напряжений по радиусу в различные моменты

для определения адгезии

Рис. 11. Приспособление

подложки и компаунда.

1. Штатив раздвижной;

2. Электромеханизм ;

3. Шток; 4. Стальной тросик; 5. Блоки; 6. Цифровой адгезиметр; 7. Зажим; 8. Регулятор электропривода.

времени. В качестве уравнения связи используется обобщенное уравнение Максвелла-Гуревича.

Рис.12. Распределение касательных напряжений вдоль радиуса различные моменты времени

Таким образом, надёжность и долговечность использования объёмной этикетки определяется главным образом прочностью адгезии составляющих объёмной этикетки и прочностью адгезии самой объёмной этикетки к наклеиваемой поверхности.

В шестой главе определяется экспериментально влияние УФ-излучения и агрессивных сред на прозрачность линзы (помутнение) компаунда и на адгезию объёмной этикетки.

Виды агрессивных сред: дистиллированная вода; кислота 3 %-й раствор Н2804; щелочь 3 %-й раствор ЫаНС03; соль 3 %-й раствор №С1. Образцы выдерживались в ёмкостях из нержавеющей стали с рабочим объёмом 10 л в соответствующих средах. При испытании УФ-излучением использовалась лампа «ОСУ-1», интенсивностью 280-400 нм не ниже 60 Вт/м2; продолжительность одного режима испытания 27,5 часов. Условия испытаний соответствуют техническим требованиям и ГОСТ 30779-2001.

Г,СМ 1,18 1,185 1,190 1,195 1,20

г = 1 мин

\0мин •\и

г = 111 10 мин (з/ У .'Л \

г * = = 11111 1111111 10 мин 10 мин (5Г"

х,А 1Па

В качестве экспериментальных образцов принимались объёмные этикетки с нанесённым графическим изображением методом шелкографии. За критерий оценки состояния объёмных этикеток, определяемых визуально, принимались: изменение прозрачности (% помутнения линзы компаунда); конформация (изменение формы) объёмной этикетки; отслоение подложки и компаунда в объёмной этикетке, по сравнению с образцами не участвующими в эксперименте.

Таким образом, на прозрачность объёмной этикетки существенное влияние оказывают агрессивные среды: щелочь 3 %-й раствор №НС03-10 % помутнение и УФ - излучение - 5 % помутнение.

Основные выводы

1- Выявлены основные характеристики дизайна объёмной этикетки (информативность и эстетичность) и дополнительные факторы дизайна объёмной этикетки (защитный и «эффект линзы») и введён коэффициент визуального восприятия {квв = И/г) объёмной этикетки.

2- Определена зависимость высоты линзы объёмной этикетки от площади подложки в диапазоне от 3 мм доЗОлш. Круглые подложки диаметром от 3 мм до 5,6 мм дают полусферу из компаунда высотой равной радиусу подложки, квв = 1, так называемый, «эффект линзы» максимален. При диаметре подложки от 5,6 мм до 11 мм высота линзы остаётся постоянной, равной2,8л(.м, 0,5 < к,,,, <1. При диаметре подложки от 11 мм до 17мм, 0,22<квв <0,5. При диаметре подложки более 17мм происходит полное растекание линзы компаунда по подложке, толщиной слоя 1,9 мм, 0<квв <0,22, что тоже повышает степень визуального восприятия

дизайна объёмной этикетки.

3- Установлено, что при диаметре подложки более П мм толщина слоя компаунда объёмной этикетки остается /г = 1,9ми, не зависящей от размера диаметра подложки;

-224- Определена зависимость величины радиуса основания капли смолы и времени растекания капли от степени рельефности поверхности. На поверхности без нанесения изображения скорость растекания капли смолы увеличивается в 3 раза. Экспериментально определён радиус растекания эпоксидной смолы при максимальной рельефности подложки RmaK =2,21 мм. Теоретически по формуле (3.6) - =2,44мм. Результаты удовлетворительно совпадают.

5. Установлено, что нанесение печати методом шелкографии на подложку объёмной этикетки на 14,4% усиливает адгезионные свойства в объёмной этикетке.

6- Установлены показатели адгезии составляющих элементов объёмной этикетки в зависимости от способа нанесения печати на подложку: печать методом шелкографии аадг = 1,95 !1/см ; печать струйная

f«* =1.77 и/см\ печать цифровая aM, =1,87 I!/CM.

7. Выявлено влияние внешних факторов: (УФ - излучения и агрессивных сред) на прозрачность линзы и адгезию объёмной этикетки. По сравнению с эталоном, экспериментальные модели под действием УФ-излучения помутнели на 5 %; после воздействия 3 %-го раствора щелочи - NaHC03- на 10 % .

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Языева С.Б., Козлов А. В. Исключение эффекта муара при использовании

точечной и строчечной линеатуры: Материалы Междунар. науч. практ.

конф., Ростов н/Д: РГСУ, 2005., С.53-54

2. Yazyyeva S.B. Relaxation phenomena in polymers and composites

The (HCM) Lab., The Building Materials Chair, RSBU, USA., 2005. pg 87-89

3. Языева С.Б. Релаксационные явления в полимерах и композитах:

Материалы науч.-практ. конф., Нальчик: КБГУ 2005., С.160-162

-234. Языева С.Б. Прочность адгезии и внутренние напряжения в зоне контакта полимеров, используемых в дизайне резинат: Межвуз. сб. науч.- метод, тр,-М.: МГУПИ, 2006.,вып.13.-С.122-124

5. Языева С.Б. Адгезионные свойства основания смолы и стакера в резинатах различного дизайна: Межвуз. сб. науч.-метод, тр. М.: МГУПИ, 2006., вып. 14,-С. 106-111

6. Языева С.Б., Данилова-Волковская Г.М. Исследование взаимодействия компонентов резинаты эпоксидной смолы и виниловой подложки в стикере: Сб. науч.тр. молодых учёных - Нальчик: КБГУ, 2006. - С. 295-297

7. Языева С.Б. Роль графического дизайна в формировании объёмной этикетки: Материалы науч.-практ. конф- Махачкала: МГПУ, 2006 - С. 121125

8. Соколова М.Л., Языева С.Б. Эволюция графического дизайна. Объёмная этикетка: Материалы науч.-практ. конф., посвященной 35-летнему юбилею худ.-граф. ф - РГПУ,- Ростов н/Д, 2006,- С. 38-42

9. Языева С.Б., Данилова-Волковская Г.М. Изучение адгезионного взаимодействия эпоксидной смолы и стикера в резинате// Пластические массы,-2006.-№11, С.13-14.

10. Соколова M.JL, Языева С.Б. Оптимальные параметры подложки и «линзы» в дизайне объёмной этикетки //Пластические массы.-2007.-№ 1, С.5

11. Патент 57642 Россия. - Вакуумный миксер для приготовления полимерного компаунда, // Языева С.Б., Торлин P.A.. Языев Б.М., Языев С.Б., Кузнецов ТЕП Опубл. Б.И. 2006,- З.№2006120944

Подписано в печать 17.01.07. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд. Л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 12.

Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета 344022, Ростов-на-Дону,22. Социалистическая ,162

Оглавление научной работы автор диссертации — кандидата технических наук Языева, Светлана Борисовна

Введение.

Глава 1. Основные аспекты дизайна объемной этикетки

1.1. Графический дизайн, как базисный элемент создающий дизайн этикетки.

1.2. История этикетки и развитие дизайна этикетки.

1.3. Характеристики дизайна объёмной этикетки.

Глава 2. Материалы и технологии, используемые в изготовлении объёмной этикетки

2.1. Основные материалы

2.1.1. Виниловые пленки.

2.1.2. Смолы.

2.1.3. Выбор материала для исследований.

2.2. Основные виды печати. ф 2.2.1. Шелкография.

2.2.2. Струйная печать.

2.2.3. Цифровая печать.

2.3. Технология изготовления объёмной этикетки.

Глава 3. Модель процесса растекания капли смолы по поверхности подложки

3.1. Теоретическая модель исследования процесса.

3.2. Экспериментальное исследование процесса.

3.3. Выводы.

Глава 4. Анализ функциональной зависимости высоты линзы от диаметра подложки

4.1. Методика проведения эксперимента.

Ь 4.2. Выводы.

Глава 5. Исследование влияния вида печати на адгезионные

5.1. Методы измерения адгезионной прочности и теории адгезии.

5.1.1. Методы неравномерного отрыва.

5.1.2. Методика измерения и оценка адгезии объёмной этикетки при отслаивании.

5.2. Прочность адгезии и внутренние напряжения ^ в объёмной этикетке

5.2.1. Прочность адгезии плёнки к поверхности компаунда.

5.2.2. Расчет длительной прочности адгезионного соединения при нормальном отрыве.

5.3. Выводы.

Глава 6. Влияние агрессивных сред и УФ-излучения на дизайн объёмной этикетки

6.1. Методика проведения эксперимента.

6.2. Выводы.

Выводы.

Введение диссертации2007 год, автореферат по искусствоведению, Языева, Светлана Борисовна

Актуальность работы:

Трудно переоценить значение этикетки в качестве источника информации о той или иной продукции. Основные требования, предъявляемые к этикетке - информативность, эстетичность и устойчивость к воздействиям среды использования.

Одним из направлений усовершенствования дизайна обычной этикетки является создание объёмной трехмерной самоклеящейся этикетки. Особый дизайн этикетка получает путём заливки компаундом. Компаунд - это полимерная композиция из эпоксидной смолы и отвердителя. Компаунд после застывания образует полусферическую форму, своего рода линзу.

В иностранной литературе такие этикетки называют resinata (залитая смолой), cristal drop (хрустальная капля) и stereo label (стереоэтикетка). Область применения объёмной этикетки очень широкая. Она используется для обозначений кнопок и клавиш на различных панелях управления; при декорировании транспортных средств; в рекламно-сувенирной продукции; этикетка наклеивается на бытовом и промышленном оборудовании, на эксклюзивных видах упаковок.

Дизайн объёмной этикетки зависит от физико-механических и эстетических характеристик составляющих элементов - подложки и компаунда. Подложка представляет собой плоскую самоклеющуюся этикетку, эстетические качества которой представлены посредством графического дизайна. Мастеров графического дизайна огромное множество. Химические, физические, механические характеристики компаунда исследовались многими учёными. Определением факторов дизайна объёмной этикетки и влиянием на них свойств используемых материалов, технологии изготовления и условий эксплуатации практически не занимался никто. Поэтому вопросы анализа и учета влияния физико-механических характеристик объёмной этикетки и условий среды её применения на дизайн объёмной этикетки являются актуальной задачей.

Учитывая, что объёмная этикетка - это современный продукт дизайнерской работы и интерес дизайнеров к объёмным этикеткам растет, в тоже время до 30% готовых изделий отбраковываются, - дизайн объёмной этикетки, и её технология изготовления стали объектом исследования в работе.

Таким образом, цель работы: установить влияние физико-механических характеристик составляющих элементов объёмной этикетки и условий среды использования на дизайн объёмной этикетки. Поставленная цель определила необходимость решения основных задач исследования: 1 • Классификация факторов дизайна объёмной этикетки;

2. Разработка научных основ регулирования физико-механических характеристик составляющих элементов объёмной этикетки позволяющих качественно улучшить факторы её дизайна

3. Анализ влияния на дизайн объёмной этикетки угла смачивания, поверхностного натяжения эпоксидной смолы и рельефности (нанесение информации краской методом шелкографии) поверхности.

4. Определение основных параметров процесса растекания капли смолы по рельефным поверхностям: максимальный радиус растекания и минимальное время растекания капли смолы.

5. Установление зависимости высоты линзы компаунда от размеров подложки.

6. Установление влияния на адгезию составляющих элементов объёмной этикетки от способа нанесения печати на подложку.

7. Установление влияния агрессивных сред и ультрафиолетового (УФ) облучения на дизайн объёмной этикетки.

Научная новизна

1 • Проанализированы основные функции дизайна объёмной этикетки информативность и эстетичность) и выявлены дополнительные факторы дизайна объёмной этикетки («эффект линзы» и защитный). Введён коэффициент визуального восприятия (квв) объёмной этикетки. При квв = 1 эстетические качества дизайна объёмной этикетки максимальны, а при квв -> 0 дизайн объёмной этикетки представлен дополнительным защищающим фактором дизайна объёмной этикетки. Определены основные параметры (максимальный радиус и минимальное время) процесса растекания капли смолы по рельефным поверхностям, оказывающие существенное влияние на дизайн объёмной этикетки. Установлено, что при полном растекании линзы толщина слоя компаунда объёмной этикетки И = 1,9 мм, остаётся постоянной величиной для проанализированных материалов и не зависит от размеров подложки. Установлены оптимальный («эффект линзы» максимален) и критический (толщина слоя компаунда постоянна) диаметры круглой подложки этикетки. Экспериментально получены значения: при 0оптим=9мм угол смачивания (ртт = 58° и при Окритт =17 мм - угол смачивания ^ 0°.

Установлены, что показатели адгезии составляющих элементов объёмной этикетки меняются в пределах от 10,7% до 14,4% в зависимости от способа нанесения печати на подложку.

Выявлено влияние внешних факторов (УФ - излучения, агрессивных сред) на прозрачность линзы и адгезию объёмной этикетки. Экспериментальные модели после воздействия: УФ - излучения помутнели на 5 %; 3 %-м щелочным раствором ЫаНСОз - на 10 %, по сравнению с моделями, не участвующими в эксперименте.

Практическая значимость

Слой компаунда объёмной этикетки в качестве дополнительного защитного фактора дизайна увеличивает срок службы объёмной этикетки как информационного источника по сравнению с плоской самоклеющейся этикеткой в несколько раз.

2. Установлена для исследуемых составляющих элементов объёмной этикетки значение критической силы отрыва, зависящей от способа нанесения печати, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики объёмной этикетки.

3. Создан вакуумный электронный смеситель, обеспечивающий повышение качества дизайна объёмных этикеток (вышеуказанное изобретение запатентовано).

4. Сформулированы практические рекомендации по технологии изготовления объёмной этикетки для получения максимального экономического эффекта: расчёт оптимальной массы компаунда позволил уменьшить брак готовых изделий до 3 %.

5. Разработанные объёмные этикетки внедрёны в ООО «Комэкспорт» г. Каменск Шахтинский, на заводах по выпуску нагревательных котлов «Конорд» и «Дон» г. Ростов-на-Дону.

Апробация работы

По материалам диссертации сделаны доклады на следующих научных конференциях:

- Всероссийская научно-практическая конференция «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2005);

- Международная научно-практическая конференция «Строительство-2005», подсекция металлических, деревянных и пластмассовых конструкций. г. Ростов-на-Дону, 2005);

- Всероссийская научно-практическая конференция «Дизайн и технология художественной обработки материалов» (г. Москва, 2006);

- Всероссийская научно-практическая конференция МГПУ, «Методика обучения в высшей школе» (г. Махачкала, октябрь, 2006).

Публикации Основные результаты исследований изложены в 10 научных работах, в том числе в ведущих рецензируемых журналах.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждены сопоставлением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными путём испытаний с последующим внедрением разработанных методов и средств в исследовательскую практику и производство. Алгоритмы действий, предложенные в работе, хорошо согласованы с современными научными представлениями и данными, полученными из отечественных и зарубежных информационных фондов, а также подтверждаются собственными оригинальными исследованиями и их обсуждением на научных конференциях. Техническое решение прибора для проведения эксперимента по приготовлению смеси смолы и отвердителя защищено авторским патентом.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 150 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 109 наименований и приложения на 4 страницах.

Заключение научной работыдиссертация на тему "Дизайн объемной этикетки"

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Языева С.Б., Козлов А. В. Исключение эффекта муара при использовании точечной и строчечной линеатуры. / Материалы международной научно-практической конференции, РГСУ, Ростов-на-Дону, 2005 г., с.53-54

2. S.B. Yazyyeva. Relaxation phenomena in polymers and composites

The (HCM) Laboratory, The Building Materials Chair, RSBU, USA. 2005 y. pg 87-89

3. Языева С.Б. Релаксационные явления в полимерах и композитах. / Материалы научно-практической конференции, КБГУ, Нальчик 2005г., с. 160-162

4. Языева С.Б. Прочность адгезии и внутренние напряжения в зоне контакта полимеров, используемых в дизайне резинат. / Межвузовский сборник научно-методических трудов. М., МГУПИ, 2006 г., выпуск 13, с.122-124

5. Языева С.Б. Адгезионные свойства основания смолы и стакера в резинатах различного дизайна. / Межвузовский сборник научно-методических трудов. М., МГУПИ, 2006 г., выпуск 14, с. 106-111

6. Языева С.Б., Данилова-Волковская Г.М. Исследование взаимодействия компонентов резинаты эпоксидной смолы и виниловой подложки в стакере. /Сборник научных трудов молодых учёных, КБГУ, Нальчик 2006г. с. 295-297

7. Языева С.Б. Роль графического дизайна в формировании объёмной этикетки. / Материалы научно-практической конференции МГТГУ,

Махачкала, октябрь, 2006 г. с. 121-125

8. Соколова M.JL, Языева С.Б. Эволюция графического дизайна. Объёмная этикетка. / Материалы научно-практической конференции, посвященной 35-летнему юбилею художественно-графического факультета РГПУ, Ростов-на-Дону, 2006 г. 38-42

9. Языева С.Б., Данилова-Волковская Г.М. Изучение адгезионного взаимодействия эпоксидной смолы и стакера в резинате. / М., журнал

Пластические массы» ,№11,2006 г,

10. Соколова M.JL, Языева С.Б. Оптимальные параметры подложки и «линзы» в дизайне объёмной этикетки. / М., журнал «Пластические массы», №,2007

11. Языева С.Б., Торлин P.A. Языев Б.М., Языев С.Б., Кузнецов Г.Е., Вакуумный миксер для приготовления полимерного компаунда. / М., Патент g № 57642 , октябрь 2006 г.

Список научной литературыЯзыева, Светлана Борисовна, диссертация по теме "Техническая эстетика и дизайн"

1. Адамсон А. «Физическая химия поверхности» // М.; Мир, 1979. 568 с.

2. Аскадский A.A., Деформация полимеров. М.: Химия. 1973. 448 с.

3. Арнхейм Р. Искусство и визуальное восприятие. М., 1974;

4. Артюшин Л.Ф., Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино. М., 1998, с. 143

5. Аскадский A.A., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. М., Научный мир, 1999.

6. Бабич В.Ф. Исследование влияния температуры на механические характеристики жестких сетчатых полимеров. Дисс. .канд. физ.-мат. наук. 01.04.19.1966.

7. БасинЕ.Я. «Искусство и коммуникация». М., МОНФ, 1999.

8. Басин Е.Я. Русский графический дизайн 1880 -1917. М., 1997, с. 9

9. Басин В.Е. Адгезионная прочность М.: Химия, 1981. 208 с.

10. Берлин A.A., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров.- М.: Химия,-1969.-319с.

11. Богуславский М.Г., Цейтлин Я.М., Приборы и методы точных измерений длины и углов. М., Издательство стандартов 1976. 248 с.

12. Бородин С. А. Исследование процесса растекания капли жидкости, наносимой на поверхность подложки // М. Росс американ. программа «Фундаментальные исследования и высшее образование» («BRHE»), 2003.

13. Боумен У. «Графическое представление информации» (перевод A.M. Пашутина) М:, 1971 г.

14. Бодрийяр Ж. Символический обмен и смерть. М.: Добросвет, 2000.

15. Бранский В.П. Искусство и философия: роль философии в формировании и восприятии художественного произведения на примере истории живописи. Калининград: Янтарный сказ, 1999. 704 с.

16. Бродецкий А.Я. Внеречевое общение в жизни и в искусстве: Азбука17