Введение к работе
Актуальность темы исследования
Основную функцию защиты продукта от подделки несет на себе упаковка. В настоящее время существует явный недостаток в способах защиты товаров массового потребления, осуществляемых с помощью стандартного оборудования, имеющих невысокую стоимость и простых в проверке рядовым потребителем.
В связи с этим наибольший интерес представляют методы защиты с применением материалов с особыми свойствами. Примерами такой защиты могут служить этикетки и упаковка, запечатанные термо- и фотохромными красками, разрушающиеся пленки и некоторые другие. Такие элементы упаковки не только защищают упаковку от подделки, но и могут «рассказать» потребителю, например, в каких условиях хранился товар, и не была ли вскрыта упаковка. Но материалы с особыми свойствами зачастую являются дорогостоящими или не обеспечивают многократность проверки подлинности товара.
В МГУП имени Ивана Федорова предложено применять в производстве элементов защитной упаковки и этикетки пленки из жесткоэластических материалов. Благодаря наличию особых оптических и деформационно-прочностных свойств, такие пленки могут использоваться для изготовления защитных элементов упаковки, которые позволят потребителю многократно, легко и наглядно проверить подлинность продукции, а производителю продукции - сократить расходы на дорогостоящие методы защиты.
Разработанный процесс защитной маркировки может осуществляться с помощью печатного и послепечатного полиграфического оборудования. Процесс является новым и требует систематического изучения его научных и методологических основ для получения скрытых меток оптимального качества.
Цель работы - обоснование параметров, оборудования, оптимальных условий и вспомогательных материалов для осуществления процесса маркировки полимерной упаковки с использованием особых механических и оптических свойств жесткоэластического полипропилена.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих исследовательских задач:
- комплексное исследование изменений структуры и физико-
механических свойств жесткоэластических полипропиленовых пленок в
процессе маркировки;
анализ технологических процессов и конструкций полиграфического оборудования, применимых для нанесения скрытой защитной маркировки на упаковочные материалы;
- разработка алгоритма процесса оптико-механической маркировки
упаковочных материалов и способа выявления скрытой информации.
Сформулированные задачи в их логической последовательности предопредели структуру диссертации.
Предмет исследования - процессы нанесения и визуализации скрытой оптико-механической маркировки в полиграфическом производстве защищенной упаковки.
Объектами исследования являются жесткоэластические полипропиленовые пленки и макеты защитных элементов упаковки, изготовленные на их основе.
Методы и инструменты исследований. Для решения поставленных задач в работе применялись, специально созданные лабораторные стенды, печатное и послепечатное полиграфическое оборудование, современные методы и средства измерения механических и оптических свойств упаковочных материалов и полимерных пленок, такие как:
стенд моделирования процессов тепловой сварки упаковочных материалов;
пробопечатное устройство флексографской печати;
устройство для трафаретной печати;
безынерционная разрывная машина;
сканирующая электронная микроскопия;
- дифференциальная сканирующая калориметрия зон скрытой
маркировки;
- стенд для адгезионных испытания отпечатков методом
нормального отрыва слоев краски и покрытий;
- спектрофотомерия зон скрытой маркировки;
- web-методика расчета физико-химических параметров для
обоснования выбора полимеров в процессах печати и лакирования
защитных элементов упаковки.
Теоретическую и методологическую основу исследования составили основные положения науки о полимерах, труды отечественных и зарубежных ученых в области исследования структуры аморфно-кристаллических и жесткоэластических полимерных материалов, теорий светорассеяния и эластичности.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:
1) разработан новый процесс скрытой маркировки бесцветных
прозрачных полимерных пленок, основанный на эффекте изменения
прозрачности жесткоэластического полипропилена вследствие
обратимого образования и трансформации пор при растяжении;
2) определены оптимальные параметры процесса скрытой
маркировки и показана возможность осуществления процесса на
послепечатном полиграфическом оборудовании, например, устройствах
для блинтового тиснения и в секциях горячего тиснения печатных машин
различного типа.
В диссертации решена актуальная научно-техническая задача: разработка процесса оптико-механической маркировки и обоснование оптимальных параметров функционирования послепечатного и печатного полиграфического оборудования для производства полимерных изделий, защищенных от подделки.
Методическая новизна работы имеет конструкционный и теоретический аспекты и заключается в совершенствовании лабораторного стенда и методики выполнения измерений адгезии красок и покрытий к пленке полипропилена путем нормального отрыва пустотелого штифта с самоклеящимся основанием, а также в совершенствовании web-методики расчета сил адгезии и других физико-химических параметров поверхности полиграфических материалов
В процессе исследования получены и выносятся на защиту следующие наиболее существенные научные положения:
1. Алгоритм процесса оптико-механической маркировки
бесцветных прозрачных полимерных пленок с
многократным воспроизведением информации,
предназначенный для защиты упаковки от фальсификации, включающий использование печатного и послепечатного оборудования для термомеханического воздействия или избирательного нанесения жесткого покрытия на защитную деталь упаковки из пленки с особой технологической наследственностью и локальное деформирование.
Результаты количественной оценки обнаруженных аномальных оптико-механических эффектов, возникающих при многократной обратимой деформации жесткоэластических материалов после маркировки с использованием тепловых способов модификации их структуры.
Рекомендации по использованию полиграфического оборудования при скрытой маркировке пленок жесткоэластического полипропилена и оптимальные параметры процесса скрытой маркировки различными способами.
Конструкции защитных элементов упаковки и способы проверки подлинности продукции на примере этикеток и ярлыков из жесткоэластических материалов.
Практическая значимость работы заключается в том, что
сформулированные в диссертации теоретические, методологические
положения доведены до уровня запатентованных технических решений и
практических рекомендаций в деятельности полиграфических
предприятий, выпускающих защищенные этикетки и
«интеллектуальную» упаковку.
Определены оптимальные параметры процесса осуществления скрытой маркировки различными тепловыми способами. Рекомендованы вспомогательные материалы для нанесения скрытых меток методами локального ограничения способности к растяжению. Разработаны новые методы защиты от фальсификации и способы проверки подлинности полиграфической продукции массового потребления
Личный вклад соискателя.
Основные результаты и положения, выносимые на защиту, получены лично автором. Автор самостоятельно подобрал объекты исследования, провел экспериментальные исследования, разработал и запатентовал способ тайнописи и конструкцию элементов для защиты упаковки от подделки с использованием пленок из жесткоэластического полипропилена.
Апробация результатов научного исследования. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях кафедры материаловедения, межвузовской конференции преподавателей, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Печатные средства информации в современном обществе» в 2010, научно-технических
конференции молодых ученых МГУП 2010, международной конференции Print 2009 и Print 2011 в Санкт-Петербурге и включены в программу 38-ой международной конференции IAPJGAI 2011 в Будапеште (Венгрия), 76 научно-технической конференции БГТУ в Минске (Белоруссия).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы автором в 4-х научных статьях, печатных материалах 2-х докладов на международных конференциях, патентах РФ полезную модель № 98354 и изобретение № 2390004 и заявках на патент на изобретение №2012106890 и полезную модель №2012106886, общим объемом 3,2 печатных листа.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, 12 приложений и списка использованных источников из 106 наименований. Основной текст диссертации содержит 135 страниц текста, включает 12 таблиц и 64 рисунка.
