Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Повышение оптических защитных свойств многослойных упаковочных материалов средствами полиграфии

Диссертация: Повышение оптических защитных свойств многослойных упаковочных материалов средствами полиграфии
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Изучены основные закономерности переноса энергии спектрального и интегрального излучения в отдельных слоях и в многослойных системах запечатанных материалов при несимметричных условиях облучения направленным и рассеянным (диффузным) потоками излучения Солнца и технологических ИК генераторов. Найденные закономерности позволяют рассчитать распределение в отдельном слое и в многослойной системе… Читать ещё >

Содержание

  • Цели и задачи исследования
  • Глава 1. Современное состояние теории и практики изучения оптических характеристик многослойных материалов
    • 1. 1. Упаковочные материалы как поглощающие и рассеивающие излучение объекты
    • 1. 2. Спектральные оптические характеристики однослойных упаковочных материалов
    • 1. 3. Экспериментальные методы измерения спектральных оптических характеристик светорассеивающих материалов (отражательной и пропускательной способности)
    • 1. 4. Спектральные оптические характеристики однослойных упаковочных материалов
  • Задачи исследования
  • Выводы к 1 главе
  • Глава 2. Методика и техника экспериментального исследования оптических защитных характеристик многослойных полиграфических и упаковочных материалов
    • 2. 1. Методика экспериментального исследования оптических защитных характеристик многослойных упаковочных материалов
    • 2. 2. Экспериментально-аналитические методы определения спектральных оптических характеристик материалов слоев многослойной упаковки
    • 2. 3. Техника экспериментального определения оптических характеристик слоя упаковочных материалов
      • 2. 3. 1. Спектрофотометр для измерения пропускания (поглощения) полимерных упаковочных материалов СФ-26 в области спектра 185 — 1200 нм
      • 2. 3. 2. Инфракрасный спектрофотометр SPECORD 75 IR для измерения пропускания (поглощения) полимерных упаковочных материалов для области спектра 2,5 — 25,0 мкм
      • 2. 3. 3. Спектрофотометр GretagMacbeth для измерения отражения упаковочных материалов в области спектра 400−760 нм
      • 2. 3. 4. Спектрофотометр для измерения отражения, пропускания и поглощения упаковочных материалов СФ-18 В области спектра
  • 1200 нм
  • Выводы ко 2 главе
  • Глава 3. Распространение излучения в многослойных упаковочных материалах при различных условиях облучения
    • 3. 1. Интегральные оптические характеристики полиграфических и упаковочных материалов
    • 3. 2. Распространение излучения в многослойных упаковочных материалах при электромагнитном облучении направленным и диффузным потоками
    • 3. 3. Закономерности ослабления направленного под некоторым углом в потока излучения плотностью Е’ш в плоском слое материала
    • 3. 4. Перенос энергии интегрального излучения в светорассеивающих материалах при облучении диффузным и направленным потоками
  • Выводы к 3 главе
  • Глава 4. Оптические характеристики многослойных упаковочных материалов и рекомендации по их созданию с заданными свойствами
    • 4. 1. Результаты исследования спектральных и интегральных оптических характеристик многослойных упаковочных материалов
    • 4. 2. Спектральные оптические характеристики многослойных упаковочных материалов
    • 4. 3. Интегральные оптические характеристики многослойных упаковочных материалов
    • 4. 4. Многослойные упаковочные материалы из бумаги
    • 4. 5. Разработка и создание новых многослойных упаковочных материалов с заданными защитными оптическими свойствами

Повышение оптических защитных свойств многослойных упаковочных материалов средствами полиграфии (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность. В настоящее время в России продолжает формироваться индустрия производства упаковки. Одной из основных составляющих этой индустрии является полиграфическое производство упаковки.

Полиграфические предприятия, специализирующиеся на изготовлении тары, упаковок и этикеток, в процессе переработки упаковочных материалов должны предусматривать необходимые средства для защиты пищевых, промышленных и сельскохозяйственных товаров от механических, климатических, биологических и др. воздействий, а также от хищений при транспортировке и хранении. При этом тип упаковываемого продукта, его состав и свойства диктуют требования к упаковке, технологии ее изготовления и средствам защиты.

Как известно, упакованные продукты находятся в поле электромагнитного излучения прямой и рассеянной солнечной радиации, излучения генераторов теплового и искусственного светового освещения, а также теплового излучения окружающих тел. Для защиты продуктов (пищевых, химических, фармацевтических и др.) от разрушительного воздействия электромагнитного излучения, упаковка должна иметь высокие оптические защитные характеристики, чтобы препятствовать влиянию излучения на упакованный в нее продукт. Указанные защитные свойства могут быть получены путем подбора материалов с определенной комбинацией слоев, а также нанесением красочных покрытий на машинах флексографской, офсетной или глубокой печати.

Для объективной оценки защитных свойств существуют теоретические и экспериментальные методы определения оптических характеристик однослойных материалов. Установлено, что величины спектральных оптических характеристик однослойных светорассеивающих материалов при диффузном и направленном облучении могут отличаться па 20−40%.

Что же касается многослойных материалов, используемых в современном производстве упаковки, то подобных исследований не проводилось. Исходя из анализа литературных источников, отсутствуют данные по спектральным оптическим характеристикам многослойных полиграфических и упаковочных материалов.

Таким образом, разработка и создание новых многослойных полиграфических и упаковочных материалов с заданными защитными оптическими свойствами с применением полиграфических технологий является весьма актуальной задачей в настоящее время.

Работа выполнена в соответствии с заданиями Федерального агентства по образованию на проведение научных исследований МГУП по темам: «Разработка методов определения оптических защитных характеристик упаковочных материалов» (2003;2004 гг.) и «Разработка теоретических основ электромагнитного облучения материалов в технологических процессах полиграфического и упаковочного производства» (2005;2006 гг.).

Целью работы является определение спектральных оптических характеристик многослойных полиграфических и упаковочных материалов в ультрафиолетовой, световой и инфракрасной областях спектра и разработка рекомендаций по созданию многослойных упаковочных материалов с заданными защитными оптическими свойствами путем подбора слоев и нанесения красочных покрытий в полиграфическом и упаковочном производствах.

Научная новизна состоит в реализации усовершенствованной методики одновременного измерения (из одного опыта) оптических характеристик отражательной, пропускателыюй и поглощательной способностей упаковочных материалов с применением приставки к спектрофотометру с интегрирующей сферой, позволяющей проводить прямые измерения поглощательной способности и одновременное измерение суммы отражательной и пропускательной способности свсторассеивающих материалов из одного опыта.

Впервые получены и обобщены данные по оптическим характеристикам однослойной упаковочной сульфитной и целлюлозной бумаг, офсетной полиграфической бумаги, картона тарного, крафт-бумагн, кашировапной полиэтиленовой пленкой, упаковочных полимерных однослойных и многослойных пленок для пищевых продуктов и детского питания.

Впервые получены данные по оптическим характеристикам многослойных упаковочных материалов с защитными оптическими свойствами в ультрафиолетовой и видимой области спектра.

Определены спектральные и интегральные оптические характеристики слоев крафт-бумаги, каптированной полиэтиленовой пленкой, и картона, отдельных материалов и слоев упаковочной и полиграфической бумаги (сульфитная, целлюлозная и офсетная), отдельных слоев и многослойных систем исходных и запечатанных упаковочных полимерных пленок, многослойных систем запечатанных полимерных упаковок, комбинированных многослойных систем слоев упаковочной и полиграфической бумаги.

Проведен анализ распространения потоков и поглощении энергии электромагнитного излучения в реальных многослойных системах упаковочных материалов, селективно поглощающих и рассеивающих излучение, при различных условиях облучения прямой и рассеянной радиацией в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Изучены основные закономерности переноса энергии спектрального и интегрального излучения в отдельных слоях и в многослойных системах запечатанных упаковочных и полиграфических материалов при несимметричных условиях облучения направленным и рассеянным (диффузным) потоками излучения Солнца и технологических ИК генераторов (КГТ-220−1000). Найденные закономерности позволяют рассчитать распределение в отдельном слое и в многослойной системе величин объемной плотности поглощенного потока энергии излучения, пространственной облученности и плотности результирующего потока. Получены расчетные формулы для определения оптических характеристик отдельного слоя материала различной толщины и многослойной системы.

Положения, выносимые на защиту:

• Реализованная усовершенствованная методика оценки оптических характеристик упаковочных и полиграфических материалов, дающая возможность одновременного измерения (из одного опыта) оптических характеристик отражательной, пропускательной и поглощательной способностей упаковочных и полиграфических материалов.

• Основные закономерности переноса энергии спектрального и интегрального излучения в отдельных слоях и в многослойных системах запечатанных материалов при несимметричных условиях облучения направленным и рассеянным (диффузным) потоками излучения Солнца и технологических ИК генераторов, которые позволяют рассчитать распределение величин объемной плотности поглощенного потока энергии излучения, пространственной облученности и плотности результирующего потока.

• Экспериментально-аналитический метод определения оптических характеристик с помощью измеряемых из одного опыта отражательной, пропускательной и поглощательной способностей слоя конечной толщины полиграфических и упаковочных материалов с изменяющимися оптическими свойствами.

• Спектральные и интегральные оптические характеристики слоев и систем многослойных полиграфических и упаковочных материалов, позволяющие рассчитывать защитные оптические характеристики многослойных упаковочных материалов.

• Практические рекомендации, позволяющие полиграфическими способами создавать многослойные системы упаковочных материалов с заданными защитными оптическими свойствами (коэффициент пропускания 2 — 5%) для упаковки различных пищевых продуктов и детского питания.

Практической ценностью является разработка экспериментально-аналитического метода определения оптических характеристик с помощью измеряемых из одного опыта отражательной, пропускательной и поглощательной способностей слоя конечной толщины полиграфических и упаковочных материалов с изменяющимися оптическими свойствами. Экспериментально-аналитическим методом определены спектральные и интегральные оптические характеристики исходных и запечатанных материалов слоев: упаковочной и полиграфической бумаги (сульфитная, целлюлозная и офсетная бумага), крафт-бумаги и картона, упаковочных полимерных пленок.

Разработаны практические рекомендации по созданию многослойных систем упаковочных материалов с заданными защитными оптическими свойствами: многослойные упаковочные материалы из крафт-бумаги, картона, полиэтилена и полипропилена.

Разработаны методические и практические рекомендации для учебного процесса специальности 261 201.65 «Технология и дизайн упаковочного производства» при постановке и проведении лабораторных работ по учебным курсам «Технология производства упаковки», «Тара и ее производство», «Оборудование и оснастка упаковочного производства», «Оборудование для производства рекламно-сувенирной и упаковочной продукции», «Процессы и аппараты упаковочного производства».

Апробация. Основные результаты исследований докладывались на НМС «Проблемы упаковочной промышленности и подготовка кадров» (МГУПБ, 1718.02.2002), на Заочной конференции «Дизайн. Реклама. Полиграфия» (г. Омск, июнь 2004 г.) — на Научно-методической конференции «Опыт вузов УМО в подготовке специалистов по направлениям и специальностям УМО» (МГУПБ, 2931 марта 2005 г.) — на Международном семинаре-практикуме «Упаковка и этикетка: что хочет клиент — что могут типографии» (Москва, 01.12.2004 г., 000 «Исследовательская компания «Abercade Consulting») — на Юбилейной Конференции «МГУП — 75 лет» 2005 г.- на Первой научно-технической конференции молодых ученых (МГУП, 28.03.2006 г.), на Научно-технических Советах МГУП (2004 — 2006 гг.).

Диссертация обсуждена на расширенном заседании кафедры «Технологии послепечатных процессов и упаковочного производства» с участием кафедр: «Материаловедения», «Допечатных процессов», «Печатных процессов», «Управление качеством».

По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 6 статей в ведущем отраслевом научном журнале «Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела».

Общие выводы.

1. Определены спектральные и интегральные оптические характеристики однослойных и многослойных облучаемых материалов при условиях, соответствующих реальным условиям облучения в промышленных установках: направленным, диффузным (рассеянным) и смешанным (диффузным и направленным) потоками излучения в ультрафиолетовой и видимой области спектра (упаковочной бумаги из сульфитной целлюлозы и чисто целлюлозной, офсетной бумаги, картона, крафт-бумаги, каптированной полиэтиленовой пленкой, упаковочных полимерных пленок для пищевых продуктов и детского питания).

2. Реализована усовершенствованная методика определения оптических характеристик отражательной, пропускательной и поглощательной способностей упаковочных материалов, позволяющая одновременное их измерение (из одного опыта). Создана приставка к спектрофотометру с интегрирующей сферой для прямых измерений поглощательной способности и одновременного измерения суммы отражательной и пропускательной способности светорассеивающих материалов из одного опыта.

3. Разработан экспериментально-аналитический метод расчета оптических характеристик с помощью определяемых из одного опыта отражательной, пропускательной и поглощательной способностей слоя конечной толщины материалов с изменяющимися оптическими свойствами, позволяющий определить оптические характеристики материала (коэффициенты поглощения к) и рассеяния сгя), а также двуполусферические характеристики слоя материала Тх (2ж-2ж) и Ях (2ж-2ж). Указанным методом определены спектральные и интегральные оптические характеристики исходных и запечатанных материалов слоев: упаковочной и полиграфической бумаги, крафт-бумаги и картона, упаковочных полимерных пленок.

4. Изучены основные закономерности переноса энергии спектрального и интегрального излучения в отдельных слоях и в многослойных системах запечатанных материалов при несимметричных условиях облучения направленным и рассеянным (диффузным) потоками излучения Солнца и технологических ИК генераторов. Найденные закономерности позволяют рассчитать распределение в отдельном слое и в многослойной системе величин объемной плотности поглощенного потока энергии излучения, пространственной облученности и плотности результирующего потока. Получены расчетные формулы для определения оптических характеристик отдельного слоя материала различной толщины и многослойной системы.

5. Определен уровень защитных характеристик упаковочных материалов для пищевых продуктов и детского питания. Установлено, что максимальные защитные оптические характеристики в области диапазона видимой части спектра имеют: коробочный картон и бумага восьми слоев — 95%, двухслойная полипропиленовая пленка, запечатанная синей краской — 65 -90%.

6. Разработаны рекомендации по выбору упаковочных материалов (пленки, бумаги, картоны) и подбору слоев из этих материалов с учетом их оптических защитных характеристик, обеспечивающих сохранность качества пищевых продуктов и детского питания. Проведена их производственная апробация на предприятии ОАО «ГОСНИИХП».

7. Разработаны технологические решения, обеспечивающие полиграфическими способами защитные свойства упаковки от воздействия излучения:

• целесообразно применять картон хром-эрзац марки М, толщиной 300 — 350 мкм, обладающего высокими оптическими защитными свойствами и обеспечивающего более длительную сохранность макаронных изделий;

• для макаронных изделий с добавлением /?-каротина предлагается применение двухслойной полипропиленовой двухосно-ориентированной пленки, толщиной 45 мкм, запечатанные красной краской;

• для молочных продуктов с различными добавками рекомендуется применять в качестве упаковочного материала двухслойную полипропиленовую двухосно-ориентированную пленку толщиной 45 мкм, запечатанную синей или красной краской;

• для упаковки с цветным изображением предлагается вначале наносить на упаковочный материал защитные лакокрасочные слои (на бумагу и картон — офсетным способом, на полимерные пленки — глубоким или флексо-графским способом печати), затем слой белого грунта, а потом — многокрасочное изображение. При этом коэффициент пропускания снижается до 2 — 5%.

8. Соединение различных полимерных пленок, бумаги, картона и др. позволяет получить многослойные упаковочные системы, превосходящие по защитным свойствам исходные материалы в видимой области спектра 400 — 750 нм. Такие модели позволяют прогнозировать поведение синтезированных моделей под конкретный пищевой продукт определенного состава.

9. Разработаны методические и практические рекомендации по использованию методики и результатов исследования в учебном процессе для студентов специальности 261 201.65 «Технология и дизайн упаковочного производства» при постановке и проведении лабораторных работ по учебным курсам «Технология производства упаковки», «Тара и ее производство», «Оборудование и оснастка упаковочного производства», «Оборудование для производства рекламно-сувенирной и упаковочной продукции», «Процессы и аппараты упаковочного производства».

Показать весь текст

Список литературы

  1. , С.Г. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов/Ильясов С.Г., Красников В. В. М.: Пищевая промышленность, 1978. — 360 с.
  2. , С.Г. Оптические защитные свойства упаковочных материалов/Лара и упаковка. 2003, № 2. С. 46.
  3. , С.Г. Экспериментальные методы определения оптических характеристик полиграфических и упаковочных материалов//Изв. ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2003, № 1. С. 84−95.
  4. , A.B. Теория тепло- и массопереноса/Лыков A.B., Михайлов Ю.А.М.- Л, 1963.
  5. , Я.А. Воздействие ИК-излучения на древесину/Долацис Я.А., Ильясов С. Г., Красников В. В. Рига: Изд-во «Зинатне». 1973. — 275 с.
  6. S.G. Ilyasov and V.V. Krasnikov. Physical principles of infrared irradiation of foodstufes. Hemisphere Publishing Corporation. New York, Washington, Philadelphia, London. 1991. pp.-397.
  7. , B.A. К задачам многократного рассеяния света в плоскопараллельной среде с внутренним отражением от граничной поверхности. Уч. зап. ЛГУ, с. матем., 1964, вып. 37, с. 3−11.
  8. , Г. Я. Оптические характеристики многослойного покрытия и полупрозрачного пакета из поглощающих и рассеивающих материалов с диффузно отражающими границами раздела. Теплофизика высоких температур, 1974, т.12, № 6, с. 1228−1233.
  9. , Т.В. Распространение лучистой энергии в растительных восках/Гарчева Т.В., Ильясов С. Г., Красников В.В.- Научные труды ВИХВП, Пловдив (НРБ), 1976, т. 23, № 3, с. 91−99.
  10. , В.В. Перенос излучения в многослойной оптически толстойатмосфере. I, И, Уч. зап. ЛГУ, 1976, № 385, с.3−23- с. 23−29.
  11. П.Ильясов, С. Г. Методы определения оптических и терморадиационных характеристик пищевых продуктов/Ильясов С.Г., Красников В. В. М.: Пищевая промышленность, 1972. 175 с.
  12. С.Г. Теоретические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов: Докторской дис. М.: МТИПП. 1977.- 450 с.
  13. , П.Г. Теория многослойных несимметричных отражателей. Оптика и спектроскопия, 1961, т. 10, № 3, с. 384−389.
  14. , А.С. Методы и аппаратура для измерения диффузного отражения. Спектроскопия светорассеивающих сред. Минск: Изд. АН БССР. 1963. С. 159.15.0цисик, М. Н. Сложный теплообмен. М., «Мир», 1976. 616 с.
  15. , А.И. Проницаемость полимерных упаковочных пленок для интегральных потоков ИК-излучения/Жаринов А.И., Жуков Н. Н. -Известия вузов. Пищ. технология, 1971, № 1.
  16. , Ю.И. Распространение излучения внутри порошкообразного слоя, ИФЖ, 1960, т. 3, № 7, с. 43−50.
  17. Cunnington G.R., Tien C.L. A Study of Heat-Transfer Processes in Multilayer unsulations. Thermophys: Appl. Therm. Des. Spacecraft, N.-Y.-L, 1970, vol. 23, pp. 111−126.
  18. Pegis R.J. An Exact Design Method for Multilayer Dielectric Films. JOSA, 1961, vol. 51, № 11, pp. 1255−1264.
  19. Stokes G.G. On the intensity of light reflected from or transmitted through a pill of plates. Proc. Roy. Soc., London, 1860−62, vol. 11, p. 545. Mathem. Physic. Pap. 1904, vol. 4, p. 145.
  20. , С. Г. О возможности комплексного определения радиационных свойств материалов/Ильясов С. Г., Красников В. В., Фридзон М. Б., Шляхов В.И.—Метеорология и гидрология, № 10, 1968, с. 96 100.
  21. , Н.Г. Исследование оптических свойств пищевых продуктов, подвергаемых обработке терморадиацией. Диссертация, МТИПП, М., 1968.
  22. Schulze R. Uber die Vermendung von Polyathylen fur Strahlungmessungen.-Archiv fur Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie, SB, B. 11, H. 2, 1961.
  23. , Г. Н. Актинометрический радиозонд АРЗ-ЦАО.- Труды ЦАО, вып. 84, 1968.
  24. , В.И. О спектральных коэффициентах пропускания полиэтилена/Шляхов В.И., Костяной Г. И., Фридзон М. Б., Ильясов С.Г.// Метеорология и гидрология. Приборы, наблюдения, обработка, № 9,1969.
  25. , Г. Д. Терморадиационная и конвективная сушка лакокрасочных покрытий/Рабинович Г. Д., Слободкин JI.C. Минск: Наука и техника, 1966.- 172 с.
  26. , С.Г. Теоретические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов: Докторская дис. М.: МТИПП. 1977. 450 с.
  27. , Т.В. Исследование оптических свойств продуктов вкусовой промышленности Болгарии: Автореферат канд. дис. — МТИПП, 1978. 18 с.
  28. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов /И.А. Рогов, В. Я. Адаменко, C.B. Некрутман, С. Г. Ильясов и др.- под ред. И. А. Рогова. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. — 288 с.
  29. , Е.П. Эффективность тепло-технологических процессов обработки пищевых продуктов ИК излучением. Докт. дисс. М., 1990.
  30. , С.Г. Экспериментальные методы определения оптических характеристик полиграфических и упаковочных материалов//Изв. ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2003, № 1.
  31. , С.Г. Исследование оптических защитных характеристик полиграфических и упаковочных материалов/Ильясов С.Г., Будникова О.А.//Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2003.-№ 4.-С. 3−10.
  32. , С.Г. Исследование оптических характеристик полиэтилена/Ильясов С.Г., Будникова O.A. //Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. № 2. — С. 48−56.
  33. , С.Г. Оптические защитные характеристики материалов для упаковки макаронных изделий/Ильясов С.Г., Чернов М. Е., Грошев А. Ю., Будникова О.А.//Пищевая промышленность. 2005. — № 1. С. 56−57.
  34. , С.Г. Исследование оптических характеристик многослойных упаковочных материалов/Ильясов С.Г., Будникова O.A., Унэнбат Батжаргал. //Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2005.-№ 3. С. 3−13.
  35. , С.Г. Многокрасочная печать на многослойных упаковочных материалах с заданными защитными оптическими свойствами/Ильясов С.Г., Будникова O.A., Ерпулева В. М., Токарев А.Н.//Вестник МГУП. «МГУП-75 лет». М., МГУП, 2005. — № 10. С. 45−46.
  36. , С.Г. Методы определения оптических характеристик полиграфических и упаковочных материалов. — М.: МГУП, 2005. 288 с.
  37. , O.A. Определение оптических защитных характеристик многослойных упаковочных материалов/ТМатериалы Первой Конференция аспирантов и молодых ученых. — М., МГУП. — 2006. № 6. С.- 17−19.
  38. , С.Г. Перенос энергии электромагнитного излучения в многослойных материалах полиграфического и упаковочного производства. //Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела.- 2005.-№ 1. С. 15−39.
  39. С.Г. Оптические защитные свойства упаковочных материалов//Тара и упаковка. 2003. — № 2. — С. 46.
  40. , С.Г. Экспериментально-аналитические методы определения спектральных оптических характеристик материалов слоев упаковки/Ильясов С.Г., Будникова О.А.//Вестник МГУП. 2006. — № 2. -С. 12−21.
  41. , С.Г. Разработка и создание новых упаковочных материалов с заданными защитными оптическими свойствами/Ильясов С.Г., Будникова O.A., Матвеева Т.Д.//Вестник МГУП.-2007.- № 5. С. 153−161.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?