文摘
越来越多的设计师和公司在包装行业开始注意环保包装设计研究。从研究包装的附加功能开始研究包装的环保材料,以及“零污染”包装提倡的今天,传统的包装形式和模式已经改变了。本文旨在研究的整体包装盒子的设计环保包装材料并讨论其性能。摘要平台施工方法和模量定义分类方法被用来计算单层板的正轴刚度。涂层工艺的影响在纸质材料的耐磨性进行了研究,箱板原纸和涂层的耐磨性箱板在不同温度和湿度条件下相比,和优化设计变量值设定范围。实验结果表明,经过第一级的优化,整体结构的质量是减少从最初的39.42公斤至31.18公斤,优化效率20.90%;皮瓣的最大相对变形结构增加了从0.143毫米到0.198毫米,尽管最大张力。张开位移增加了,但它仍然符合密封变形的要求。设计和性能的讨论环保包装材料的整体包装盒子已经完成相对较好。
1。介绍
随着社会科学的发展,设计师不再受限于材料,技术,和金钱。人们努力探索,探索设计的所有方面,但设计师常常陷入误解和开始做新颖的设计,例如,设计新材料与各种功能和物理效应,如新型陶瓷材料、新型金属材料、光纤材料和包装材料。更多的产品包装市场上沉迷于过度刺激消费,和更多的设计开始享受感官刺激。目前,设计师的基本任务是创建一个更合理的方式使用公众关心自然和人类发展。近年来,包装已成为一种选择和过程产品提高品牌。在这个过程中,最终的回收成为一个重要的目标。包装设计可以发挥重要的作用在提高资源恢复和解决高能源消耗的生产。绿色包装的概念已被国内外许多设计师采用,但很少包装设计可以使用这个概念。目前,各种设计师们做了大量的案例研究和结构和材料的研究,探索各个方面从回收到降低包装成本,以创建一个更现实,更健康,更有意义的人类的未来。“零污染”包装设计诞生和发展。
高新技术的快速发展,新材料的性能的要求也变得越来越高,这对材料科学的发展提出了更高的要求。新材料是指新近发展或开发性能优良的结构材料和功能材料具有特殊的属性。设计一种新型的材料,满足预期的需求并通过先进的制造流程和技术,必须有一个深刻的理解材料的微观结构和宏观性能之间的关系,从理论上假设材料系统与一个特定的结构和功能。材料的微观结构是指结构的原子,离子和分子构成的物质,是一个伟大的宏观性质之间的关系。微观结构的变化将导致材料的宏观性质的变化。例如,C60和钻石:相同的材料是由碳原子组成的但是是两种不同的物质。在计算机辅助技术的迅速发展的背景下,计算机仿真是材料科学的一种方式。方法是模拟组成、微观结构、过程,并根据计算机模拟材料的性能;计算机仿真已经成为一种重要的材料科学技术手段来解决实际问题。结合强大的计算系统和各种具体的算法仿真技术,研究人员已经能够达到前所未有的详细模拟和极其精确的研究材料的内部条件。 The advantage of using computer simulation to conduct in-depth research on materials is that it cannot only simulate various experimental processes and understand the relationship between the internal microstructure of the material and the macroscopic material properties, but also can predict its macroscopic properties before the actual preparation of new materials. This provides theoretical guidance for the design of excellent new materials. When calculating materials, first choose an appropriate method based on the objects, conditions, requirements, and other factors to be calculated. To make a good choice, you must understand the classification of material calculation methods. The performance of a material depends to a large extent on the microstructure of the material, and the use of the material is different, and the microstructure scale that determines its performance will vary greatly. This kind of simulation experiment in material science research is more economical, efficient, and flexible than the experiment itself and can play its unique role in occasions where the experiment itself is difficult to achieve or cannot be carried out, especially in understanding the microstructure and its unique simulation experiment method. It is irreplaceable.
近年来,许多国内外学者在这个问题上进行了深入的讨论和研究。七巧板等人研究了压缩变形之间的关系的能力波纹夹层板和塑料振动吸收能力和建立了材料摩擦磨损的数学模型。但他的研究没有讨论材料的摩擦磨损机理(1]。王在垂直动态负载下研究了瓦楞纸箱的性能;动态负载是指身体上的负载振动的影响下,在移动环境中,和其他因素。他简化了纸箱加载到一个弹簧系统,并提议在运输过程中,纸箱的失败的主要原因是动态负载由振动引起的。但他的研究没有得到纸质包装的动态行为和相应的公式(2]。瓦希德和伊曼已经通过大量的实验验证,当输入频率的瓦楞箱振动的共振频率接近或等于箱系统的动态负载瓦楞盒将成倍增加,这可以说是一个前辈的基础的一步。但他们的研究并没有提出相应的算法和公式(3]。Nurul等人先后提出和发展Holm-Archard模型。Holm-Archard模型是研究的一个重要工具模具磨损,稳态变形、粘着磨损模型和数值分析轮的磨损。这个公式最初是用于分析材料粘附磨损的机理,但后来证明,其他穿方法也有类似的公式表达式(4]。王等人建立了磨料磨损模型基于材料的塑性变形。模型的应变范围是由一个锥形磨损表面。他们还建议有一个临界应变值。如果超出临界值,磨屑将生成(5]。主义艺术观等人的研究发现,超声波应用于移动平面振动。当振动频率的超声波到达20 MHz以上,摩擦减少。然而,他的研究没有进行扫描电镜观察磨损表面的材料和研磨的形态6]。光敏涂层材料在包装表面是一个相对重要的材料。它会引起光致变色材料的变色后暴露于阳光/紫外线;当它失去阳光/紫外线,它将返回到原来的颜色。Puscaselu使用纸带接触鼓法测量纸质材料之间的摩擦系数。在他的研究中,光电计数技术是用来测量光敏涂层表面的摩擦系数材料的蓝图。但他的研究并没有研究提高纸质材料的性能和涂层材料从微观的角度(7]。
本文的创新如下。(1)零污染包装设计的概念,提出了结合塑料型材的生产工艺和应用绿色环保的概念,以满足新时代的发展需求。(2)根据假设的不变性直接正常,在中间的距离z层压板的定义,使用柯西公式,从而大大提高了算法的数据的准确性。(3)在讨论部分,材料与包装设计之间的关系,提出了和审美观念等观念的视觉材料在包装设计中被认为,美和人文学科内容和科学和工程思维内容相结合,使研究介绍非常全面。
2。设计和性能的整体包装盒环保包装材料
2.1。“零污染”包装设计的概念
零污染也可以理解为“零废物”[8]。它最初来自“零浪费”的概念提出了废物回收利用领域的(9]。这个概念可以应用于包装设计,也可以应用于现代绿色环保设计的概念。这是他们支持的设计之一。这种方法支持包装材料的设计资源(10),减少或不产生包装浪费。在此基础上(11),零污染的概念包装设计出现,考虑最后一个问题从源的设计12]。关键是这样的,当包装完成产品包装的功能,包装也可以成为产品的一部分,实现的目的,不会产生任何垃圾包装污染的包装和解决问题(13),因此连续使用无污染的包装的14]。
零污染的包装设计涵盖了包装的整个过程基本产品,从材料、结构、和装饰最终包装废物,以功能优化为主要目标(15]。零污染包装设计目前是方法和发展方向为人们解决环境污染的问题在包装设计领域。它的主要目的是帮助社会解决污染问题16];它可以平衡人类发展与自然环境之间的矛盾,找到最好的方法17]。零污染的包装已经尝试过国外。例如,食用包装纸,日本已经开发出一种包装纸由壳聚糖多糖提取壳材料。可口可乐公司设计了一个身心融化冰的瓶子。瓶子上的标签可以保护消费者手中后,可以用作一个腕带使用。包装材料可食用,容易蒸发,在现代高科技材料。他们是通过日常解决人类行为包装和使用后,以解决生活中的问题和矛盾,努力为消费者提供安全、方便,带来更大的利益(18]。所谓的零污染包把安全第一。除了基本功能零污染的包装,以确保包装保护和安全的运输,所有无关紧要的装饰元素也必须被小心地删除(19]。零污染的包装不仅没有浪费污染后包装,而且最大限度地减少包装材料的结构和装饰元素,减少不必要的外部转换,降低了成本,节省了资源20.]。
“零污染”的包装设计是目前所使用的产品是消失,除了所谓的“零废物”包装的发展方向,因此,包装本身可以成为一个产品。包装函数后,根据各种环保包装材料的回收特点,我们将努力减少浪费包装污染环境影响的“零”。零污染的起点包装设计不仅给人们更加美观实用的包装,但是,更重要的是,它可以激发人的积极情绪,减少他们面对的困难21]。在过去,包装设计师只专注于包装设计中图形代理的角色,但是,现在,设计师意识到他们可以设计作为一个整体,与消费者建立情感上的联系,市场22]。从表面上看,包装的功能是保护产品,但这也是最容易满足的标准。面对当前的环境和社会资源的缺乏,包装设计师的责任是唤醒消费者和整个社会的环保意识23]。零污染包装设计可以捕获消费者和社会之间的感情和提醒设计师探索改进和研究在当前的产品包装设计(24]。总体规划的塑料包装线如图1。
2.2。塑料的生产过程和应用概要文件
挤出成型是一种方法,材料不断通过死在挤出机中的流动状态通过加热和加压,也被称为“挤压”。与其他成型方法相比,它的优点是效率高,单位成本低。挤压法主要用于热塑性塑料的成型,也可用于热固性塑料。挤压产品都有连续的概要文件,如管、棒、丝、板、电影,电线,电缆涂料。此外,它还可以用于混合、塑化、造粒,塑料着色、混合等。塑料型材与不规则截面由塑料制品挤出成型方法。他们有一个广泛的应用[25),特别是塑料门窗。塑料型材一般通过塑料挤出机挤压,和生产过程如图2。
塑料薄膜键盘的最后获得塑料剖面图如图3。
2.3。复合包装材料的选择框
复合包装盒子的选择应根据具体的性能需求的包装盒子,和复合材料,结合了一个合适的加固材料和一个矩阵材料应该选择。不同原料组成的复合材料的性质也不同,所以材料的正确选择是一个重要的基础设计复合包装盒子。
目前,大多数外国复合增强材料的包装盒子是玻璃纤维,其中一些是碳纤维,基质材料主要是环氧树脂或不饱和聚氨基甲酸乙酯树脂。玻璃纤维是一种无机非金属材料具有优良的性能。有很多种。优点是良好的绝缘、耐热性强、良好的耐蚀性和较高的机械强度。碳纤维是一种特殊的纤维由碳元素组成的。它有耐高温的特点,摩擦阻力、导电性、导热性和耐腐蚀性。玻璃纤维被选中,是因为它的低价格和良好的质量。碳纤维被选中,是因为它有更好的比玻璃纤维材料特性,适用于更重要的场合。选择环氧树脂主要是由于其种类繁多,容易硬化,附着力强,低收缩。固化环氧树脂具有优良的机电性能和稳定的化学性质。 Since there are many types of glass fibers and epoxy resins, there are a large number of different combinations. In this paper, alkali-free glass fiber/epoxy resin composite material is selected as the raw material for the structural design of the packaging box. The following are the parameters related to the mechanical properties of materials, listing the performance parameters of such composite materials. In the design process of FRP packaging boxes, the reasonable choice of raw materials determines whether the casting process is feasible; on the contrary, the casting process also limits the materials. Therefore, in the initial stage of designing FRP packaging boxes, it is necessary to consider choosing a suitable casting process [26]。
在设计复合材料的结构时,各自的铸造工艺的适用性应充分考虑复合材料。复合材料的铸造过程主要包括手工铸造,RTM铸造、真空铸造、压铸、绕组铸造,高压釜铸造。复合产品的性能极大地影响铸造过程,和适当的铸造过程应该选择根据复合组件的形状和原材料的性能27]。玻璃纤维增强塑料包装盒子的形状是一个薄壁钢筋封闭结构,可以选择和手工浇注或真空浇注工艺。在使用相同的原材料,强度、刚度、和其他物理性质的部分使用真空注塑过程可以增加了30%至50%或超过的部分使用真空注塑工艺。因此,真空注塑工艺者优先(28]。
2.4。正轴刚度的单层板
正轴刚度的单层板的刚度性能是单层复合材料从积极的轴。正轴刚度有三种形式的工程弹性常数、模组件,组件和遵从性,以及这三种形式可以相互转换。模分量的系数是应力-应变关系,通常用于查找的应力应变,和是一组基本常数计算刚度的层压板。根据应力-应变关系矩阵的单层板、模组件被定义为
这是规定的角度θ离轴的旋转x时正轴1是积极的消极的逆时针旋转,当顺时针转动。如果 ,然后
根据假设的不变性直接正常,中腔压力定义的距离z可以表示为在层压板
集成z分别时,我们可以得到
用(8)到柯西方程,我们可以得到
它可以用矩阵表示形式
其中,
在这里, , ,和层压板的中腔压力,替换吗成 ,我们得到了
合外力和合成可以表示为外部的时刻
公式中的参数可以通过实验确定。
3所示。实验和分析设计和性能的环保包装材料的整体包装盒子
3.1。问题描述和模型建立
自实际包装结构更复杂,包括特定的连接形式,如螺丝和鳍,模型和实际包装不每个表面之间形成一个封闭的空间,一个简化模型的整体包装创建基于MSC。Dytran大型商业软件用于过渡动态,包括流体和固体有限元模型的引入,材料组成的关系,应用加速度载荷,流固耦合表面,和积分步控制和一组基本的外观分析加载程序提取的影响。具体流程图如图4。
在本章定义的包装模型是一个简化的实际模型。因为实际的包装结构是一种薄壁结构,其厚度远小于长度和宽度方向的尺寸。因此,在有限元建模、壳元素是用来模拟结构。包装材料采用单向董事会AS4/3502,单层厚度0.117毫米,壁板是相同的,采用对称布局。材料总数的衬里和边缘都是单层材料AS4/3502使用对称的盘子。材料性能参数如表所示1。
AS4/3602的材料参数如表所示2。
组件的厚度和分层计划的综合方案如表所示3。
3.2。影响涂层工艺的纸质材料的耐磨性
通过测试的动态摩擦系数当纸板和GCr钢球表面摩擦,纸质包装材料的能力抵抗摩擦磨损的金属制品在不同工艺条件下进行了分析,得到了最好的耐磨涂层参数,从而与耐磨功能,发展涂层布修改纸板。一流的牛皮面箱纸板的表面是用硫酸做木匠,两层或一层。适用于瓦楞纸板的生产大部分产品包装。因为它的普遍性和代表性,它是用来测试纸质包装材料的耐磨性。实验中使用的纸板的化学成分如表所示4。
涂布纸板的表面摩擦系数随时间逐渐统一。这是由于涂层使各种定量纸板的表面形成一个密集的涂料层,从而改变原来的松散和多孔表面。表面是光滑平坦,表面摩擦系数各种涂布纸板会更紧密。比较不同的摩擦系数值定量裸和涂布纸板如图5。
的比较耐磨原纸的框板和涂框板在不同的温度下如图6。
纸板的耐磨原纸的比较和涂层改性纸在不同相对湿度条件如图7。
裸箱纸板的涂布箱板具有更好的耐磨性。在50% RH,涂布纸板的摩擦系数是49%低于不加涂层的纸板。在90% RH,涂布纸板的摩擦系数是60%低于不加涂层的纸板。这意味着,相对湿度越高,摩擦系数越高的涂布纸板。裸原纸的耐磨性优于裸原纸。这是因为涂层的表面层硬纸板充满了油漆,还覆盖着一层光滑致密连续电影表面上形成的。摘要纤维不容易吸收空气中的水分,所以耐磨性显著提高而未经涂布的纸。
缓冲性能分析如图8。
随着压缩负荷的增加,材料的能量吸收效率先增加,然后逐渐稳定。之间的关系稳定后,每组样本的最大能量吸收效率是NS + UNF > NS + AF。
生物质缓冲包装材料的制备产品如图9。
3.3。包装和密封性能
以下将分析水平螺丝的数量(本文指总数的一半螺丝在水平方向)和垂直的影响螺丝的最大相对变形危险的负载条件下。结果如图所示10。
显然,两个方向的小螺丝的数量、螺钉间距越大,越小的限制上的螺丝密封性能;由于载荷的不均匀性,最大相对变形与螺丝的数量不是线性的。螺丝的数量的增加,最大相对变形变小的趋势正在逐渐减少。
优化设计变量的值范围如表所示5。
第一级的优化后,整体结构的质量从最初的39.42公斤至31.18公斤,减少和优化效率为20.90%。的最大相对变形盖子结构增加从0.143毫米到0.198毫米,尽管最大张开位移增加,但仍然满足密封变形要求。
4所示。讨论的设计和性能的整体包装盒子环保包装材料
4.1。材料与包装设计之间的关系
包装材料是生产包装材料选择、包装和印刷容器、包装和运输、和其他产品,满足包装要求。的选择和使用包装材料包装必须考虑各种因素。例如,必须无毒、无味,食品包装,包装必须的物理和化学性质稳定,不与食物发生化学反应。商品的包装,必须防潮、包装材料必须具有良好的绝缘和防水性能。如果包装是脆弱的,材料必须稳定,不易变形。此外,等因素的运输包装材料,销售安排,市场对大宗商品的需求也必须加以考虑。
在包装设计过程中,材料和包装有非常密切的关系:从预包装设计材料选择,然后从选材到设计思考设计,设计师可以有很大的影响。在包装材料的选择和集成,设计师的设计风格和个人感情从包装材料可以被理解。因此,包装材料的扩展和升华。包装设计是一个技术问题以及一个非常全面的问题。这不仅是一种艺术的问题,也是一个科学和技术问题。它也涵盖了设计、材料科学与工程、社会营销、营销管理、消费者心理学,等等。除了使产品安全的和美丽的,它也是一个强大的营销工具。包装设计是指选择适当的材料和使用某些技术设计容器的结构、形状、产品包装和装饰。
包装材料以满足包装材料生产需求和材料,实现包装风格。科学的不断进步生新材料和新技术的发明和创造。越来越多的包装材料,包括传统的包装材料以及更多创新的高科技材料。包装材料可分为根据源,使用,发展,分类。据报道,有两种类型的包装材料:一个是天然材料,如木头、竹子、藤。另一个是人造材料,如塑料、玻璃和金属。根据使用,它可以分为两类:一是主要的包装材料,如纸、塑料、金属、木材、陶瓷、玻璃、竹子、橡胶、皮革、织物、纤维材料和复合材料。另一个是辅助包装材料,如镀铜、防潮和防腐材料,油墨和涂料、粘合剂、和其他材料,包装过程中发挥辅助作用和包装建模。不同的包装材料有不同的审美特征和在触觉和视觉也产生不同的情感。设计师必须首先理解材料的类型,然后显示材料的美。
材料的设计是一个永恒的主题。材料是人类生存的基础和建设:在人类寻求更好的物理性质和功能的材料,他们通过建筑活动满足更多的需求。材料的外部特征有一个特殊的表现力的外部应用程序包装设计和直接而有效的作用。使包装产品更艺术,必须充分了解和掌握包装材料的美学。它适用于包装设计的各个方面。很久以前,人们关注实用性和美学的完美结合,实现了材料在设计创造的重要地位,反映了感知材料的美设计的重要性,并深入了解美丽的材料选择。包装设计、包装材料的使用,不仅是它的物质基础,也是审美研究和应用的重要内容之一。科学技术的不断发展和丰富的材料已经提出了一个伟大的需求包装设计中材料的选择和应用。有人造材料,天然材料,复合材料,和个人材料。这些有广泛的应用和发展包装技术的效率。
4.2。感知材料在包装设计的视觉美感
作为一个直接和实用的营销方法,包装给人的视觉体验,传达了一个易于理解和实际的视觉语言。眼睛是人体的感觉器官,在体外获得最多的信息。通过眼睛,最直接、快速、准确的看法可以实现包装材料。当刺激信息的包装设计材料,视力将形成生理心理上的刺激,会形成不同的点和意识。通过包装设计的表面材料,客户视觉感知信息,包括颜色,形状,和设计提出的材料,使它们产生不同的情感。
在材料的特点,颜色是第一个特征,表达了材料,也是第一个元素被所有人类的感觉器官。如果你想美白和突出的产品,颜色起着重要的作用,有很强的外观和视觉魅力。颜色融入包装材料是单位的生理刺激,心理刺激,人类想象和美感,也是一个有机组合的自然特征,社会特征和艺术美。因此,包装材料的颜色表达的艺术之美,为消费者提供了视觉语言的美丽。材料的颜色直接影响基本的包装风格,方便人们沟通感情。所有材料的颜色。颜色随材料,材料也有一个独特的视觉效果的颜色。包装材料的颜色分为纯色和额外的颜色。固有的颜色材料是材料本身的自然色,和价值的包装设计都有内在美由于材料的美丽的颜色,显示一个简单的和发自内心的感觉。额外的油漆是由自然材料,油漆表面处理可以增强,减弱,或改变原来的颜色,可以合理地改善材料之间的关系和打包产品根据消费者或实际的环境。 The relationship highlights the accuracy of packaging information delivery.
颜色不仅能直接吸引关注,但也甚至可以引导人们的心理情感。为了获得消费者的注意,果糖的食物和饮料的包装通常使用橙色和黄色等鲜艳的颜色让人美丽,活力,和幸福。主要绿色和蓝色给人的感觉和平、平静、宁静和放松。这两个颜色是在食物中却普遍存在的农药,节能、和医疗包装材料。为了满足消费者的需求,食物通常选择高纯红色,黄色和橙色系列反映了颜色、香气和味道。在包装设计中,除了检查材料的颜色协调,也需要检查颜色本身的感觉是否符合产品的特点。温暖和寒冷的颜色给人们强烈的心理冲击,而纯粹的颜色给人的感觉是慷慨的高贵和美丽。美是包装设计中使用的顺序组合和匹配的颜色材料,重量,对比,和方向的颜色传达视觉信息,以便使用美的享受在人们的心理。结合现代色彩的新元素,我们分析包装设计的色彩审美规律,满足需求的包装设计,包装设计和设计更好、更合适的产品。
4.3。经济在包装设计材料的美
材料在包装设计的美丽和经济指的是综合评价产品的包装材料的用量和能量守恒的程度和资源消耗的生产加工包装材料。如今,增加附加值的比例影响包装设计在产品的总价值,笨重的风格,豪华的材料,和笨重的包装是一个接一个,使包装设计材料被扭曲。经济在包装设计的材料美包括两个方面:方便和简单的材料使用。
“合适的”是最美丽的和准确的推理的手段。一个成功的包装产品并不意味着少材料,价格越高,越好。最合适的应该基于该产品的价值,消费者的需求,以及他们使用的环境。“适当包装指的是合理和适当的包装产品。这是充分发挥包装的功能性作用。必须充分考虑包装的保护功能。材料的数量、成本价格,必须充分考虑和完整的标签。“适当包装调整功能和成本是非常重要的。根据产品包装,适当的特定标准建立的制造商,使用适当的包装方法、包装材料、材料使用和适当的包装的发展。Ecobeauty需要一个结构简单、方便的产品包装时提高产品制造质量的大规模生产。
为了消除过度包装产品的有害影响,国家质量监督检验检疫和其他相关部门共同制定GB 23350 - 2009的规定”要求限制过度包装的商品,食品和化妆品”。适当的指导和正确使用限制各级包装材料了。因此,在设计包装材料时,材料的选择必须基于独特的特点和产品的经济效益。
5。结论
实验结果表明,整体包装盒子设计和性能的讨论环保包装材料提出了提高了密封性、环保、和能力与传统包装材料的设计。本文所选择的设计方法具有良好的保持率的统计指标。本文介绍了零污染的相关内容包装,计算单层板的正轴刚度,研究单层复合材料的刚度性能好的轴。通过材料的本构关系,加速加载应用程序时,流固耦合表面,和集成控制步,一组基本分析过程提取冲击载荷。实际的模型简化为一个包装模型,并得到了良好的实验结果。实验数据表明,经过第一级的优化,整体结构的质量是减少从最初的39.42公斤至31.18公斤,和优化效率是20.90%;皮瓣的最大相对变形结构增加了从0.143毫米到0.198毫米,尽管拥有最大张力。张开位移增加了,但它仍然符合密封变形的要求。本文的缺点是样本中收集的数据量是相对有限的,包装设计的不同方面的要求可能并不全面。在未来的研究中,实验样品可以扩展来获取研究结果的可信度。 In addition, the article's introduction to algorithm comparison is not comprehensive enough, and there is no increase in citations and explanations of other algorithms for comparison. In future experiments, relevant content can be added to make the article more reasonable.
数据可用性
没有数据被用来支持本研究。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突的研究。
确认
这项工作是受国家社会科学基金项目资助的艺术项目“云南设计历史”(19 cg184)阶段性成就。