Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исторический анализ дизайна посудной утвари .
Глава 2. Методы исследования материалов, используемых для предметов посудной группы .
Глава 3. Материалы, используемые для изготовления предметов посудной группы .
Глава 4. Тепловой порог болевого ощущения для людей различного возраста .
Глава 5. Современные тенденции развития дизайна столовых приборов .
Основные выводы
Библиографический список
Приложения
- Исторический анализ дизайна посудной утвари
- Методы исследования материалов, используемых для предметов посудной группы
- Материалы, используемые для изготовления предметов посудной группы
- Тепловой порог болевого ощущения для людей различного возраста
Введение к работе
Изделия посудной группы занимают важное место в жизни человека. Они используются людьми каждый день в течение всей жизни. В связи с этим представляется актуальным вопрос выбора материала для этих изделий, их функционально-утилитарных свойств, уровнем их эстетичности и т.д. Бесспорно, актуальными являются проблемы связанные с тенденциями развития материалов посудной группы. До сих пор остается открытым вопрос о спецификации разработки изделий посудной группы для детей различного возраста, выбора материала для этих изделий и их формы. Особенно важным является определение температуры порогов болевого ощущения для людей различного возраста, возникающего при контакте с нагретыми изделиями, например столовыми приборами. Все это определяет актуальность работы и ее своевременность.
Исторический анализ дизайна посудной утвари
Как и эллины, римляне принимали пищу, пользуясь руками, поэтому во время трапезы гостей обносили специальными сосудами с водой для мытья рук. После еды руки обтирали кусками хлеба. Позже у древних греков в процессе принятия пищи использовались перчатки и особого рода костяные наконечники, которые одевались на пальцы.
Первые столовые приборы появились в III — IV т. д. н. э. Они, как правило, были изготовлены из глины.
Ложка - самый главный и распространенный столовый прибор у европейцев. Первые ложки из обожженной глины появились в эпоху неолита примерно в III тысячелетии до н. э. В античное время, в середине 1 тысячелетия до н. э., ложки изготавливались из рога, бронзы, золота и серебра. В Северной и Восточной Европе получили распространение деревянные ложки [37, 38].
Первое упоминание о деревянных ложках на Руси встречается в "Повести временных лет" и относится к 996 году. В те времена эстетике столовых приборов уделялось мало внимания, поэтому для удобства захвата всей пятерней ложка имела короткую ручку (рис. 1). Летописец рассказывает, как дружинники князя Владимира сетовали, что едят деревянными, а не серебряными ложками. Мудрый князь велел "исковать" для них серебряные ложки.
Во времена барокко, с узакониванием в обеденном меню супа, ложка проявляется теперь во всем своем великолепии. Прежний способ управляться с ней - просто зажав в кулаке - плохо сочетался с камзолами и длинными париками у мужчин, а также с длинными шлейфами женщин. Приблизительно с 1860 года правила хорошего тона предписывают обращаться с ложкой, удерживая ее при помощи трех пальцев. Мастера начинают изготовлять ложки с более широкими, плоскими ручками. Форма вилки и ложки не раз претерпевали самые неожиданные изменения. К примеру, в первой половине XVII века ручка столовых приборов удлинилась в несколько раз. Так им пришлось приспособиться к обыкновению человека носить сильно выступающие вперед жабо и воротники. Ложку стали делать плоской, и сегодня различают французскую - узкую, с заостренным концом, и англосаксонскую ложку - более широкую и овальную. Французы едят с конца ложки, а англичане - с ее боковой стороны.
Вилка — столовой прибор в виде ручки с зубьями, число которых менялось от одного (XI в.) до четырех (начало XX в.).
Впервые вилка в виде золотого шильца на ручке из слоновой кости была изготовлена в одном экземпляре для византийской принцессы в начале 70-х годов XI в. Ее прародительницу — двузубое серебряное изделие — в 1023 году увидела в Монте Казино за столом венецианского дожа Доменико Сильвио приехавшая погостить к нему византийская принцесса. Принцессу вилка поразила: тогда в Византии, да и в лучших домах Европы единственным столовым прибором индивидуального пользования была собственная пятерня. В Италии, Венеции вилка стала известна через Византию в XII в. и изготавливалась для дожей, императоров, пап с двумя зубцами в единичных экземплярах, скорее как забава, игрушка, В Европейских странах вилка вошла во всеобщий обиход только в XVIII веке (рис. 2).
Французские короли впервые стали есть вилкой, а не пальцами со второй половина XIV в. Вплоть до XVI в. вилкой пользовались лишь в узком придворном кругу. Она считалась предметом роскоши даже в аристократической среде и была для сатириков и памфлетистов эпохи средневековья одним из главных объектов осмеяния и нападок. Даже в самых полных описях XIV-XV веков упоминается скромное число вилок. Рис. 1. Деревянная ложка с короткой ручкой, X в.
Вилка с двумя зубьями, XVIII в. У французской королевы Жанны д Эвре, например, при 64 ложках была только одна вилка. Хранила она ее в особом футляре. Король Карл V (конец XTV века) уже был обладателем нескольких серебряных вилок. Вплоть до XVI в. вилкой пользовались лишь в узком придворном кругу. Первой англичанкой, которая пользовалась вилкой, была королева Елизавета. Ее двор обходился за обедом собственными руками, считая, что пользоваться вилкой - чисто королевская привилегия.
При этом не следует забывать, что пища европейцев в те времена была преимущественно твердой и подавалась к столу нарезанной на куски, которые брали руками. Поэтому вилка в основном была предметом кухонным: ею, например, доставали куски мяса из общего котла. Столовая вилка все еще имела статус предмета роскоши, ее считали прихотью богатых и извращенных людей.
Общественное мнение бичевало тлетворное нововведение. Духовенство видело в нем воплощение дьявола. В монастырях до XVIII века строго запрещалось пользоваться вилкой. Вилка при дворе французского короля Генриха III (1551—1589) укрепила молву о его распущенности; «истинные патриоты» считали ее недостойной могучего и храброго народа. Король-Солнце Людовик XIV (1638-1715) долго не находил проку в вилке, но к концу своего правления все-таки признал ее полезной. В XVI—XVII веках правила хорошего тона настоятельно рекомендовали не брать мясо всей рукой, а только тремя пальцами; не полагалось погружать руки в мясо и подносить его ко рту обеими руками. Большим изыском считалось надевать к обеду перчатки: руки оставались чистыми, не надо было бояться горячих кусков.
Методы исследования материалов, используемых для предметов посудной группы
Исследование материалов, используемых для предметов посудной группы, проводилось в четырех аспектах.
В первой части исследования были выбраны наиболее распространенные материалы, которые в настоящие время применяются изготовления предметов посудной группы, а также проанализированы их физико-механические свойства [1, 3 - 10].
В качестве материалов, которые были подвергнуты исследованию, выбраны четыре группы наиболее распространенных сплавов: 1. Алюминиевый сплав АМцН, содержащий 1,3% Мп; 2. Мельхиор МН19, содержащий 19-20% Ni; 3. Серебряный сплав, содержащий 7,2-7,8 Си; примеси 0,11 % ; 4. Железный сплав 12Х18Н10Т, содержащий 0,12% С; 17 - 19% Сг; 8-10%Ni; 1%Ті. Эти сплавы отличаются широким диапазоном физических и механических характеристик [1 - 6]. Кроме того, декоративность этих сплавов в изделиях также различна.
Для оценки интенсивности нагрева изделий из данных сплавов проводился анализ их теплопроводности при погружении изделия (в данном случае чайной ложки) в жидкую среду (вода t = 100 С) в мерный сосуд объемом 260 мл. Предельный интервал нагрева составлял 20 - 100 С. Теплопроводность оценивалась в относительных единицах. За единицу теплопроводности была принята теплопроводность мельхиора.
Для оценки общего веса изделия посудной группы анализировалась плотность исследуемых материалов. Это позволяло оценить удобство его использования людьми различных возрастных категорий.
Одним из наиболее важных факторов, определяющих состояние материала при его использовании в качестве столового прибора, является прочность. В проведенном исследовании были проанализированы значения временного сопротивления разрыву четырех сплавов в отожженном и деформированном состоянии.
Таким образом, в первой части исследования был проведен систематический анализ четырех групп сплавов в контексте их физико-механических характеристик.
Вторая часть включает экспериментальное исследование, целью которого было определение оптимального температурного интервала комфортного использования приборов посудной группы (в данном эксперименте - чайных ложек). Схема проведения эксперимента показана на рис. 22.
Экспериментальное исследование, заключалось в замере скорости нагрева столовых приборов из различных сплавов (алюминиевый сплав, серебряный сплав, мельхиор, нержавеющая сталь).
В стандартную кружку объемом 260 мл при комнатной температуре tK = 20 С заливалась кипящая вода Хв = 100 С. В кружке были установлены градусник для замера температуры воды и чайная ложка с установленной на ручке в области держателя термопарой для замера температуры металла. Показания температуры воды и сплава фиксировались каждые 10 с, В эксперименте использовались чайные ложки стандартного и одинакового размера.
Всего было обследовано 82 человека, из которых: детей в возрасте от 1,5 до 4 лет - 31 чел.; от 4 до 6 лет - 25 чел.; и взрослых от 6 до 50 лет - 26 чел. Определен температурный порог чувствительности кожи для людей разного возраста и определена средняя температура болевого ощущения для людей различных возрастных групп.
В четвертой части исследования были проанализированы современные тенденции развития формы, материала и технологий изготовления предметов посудной группы за последние 3 столетия [37 - 45, 55 - 65].
Материалы, используемые для изготовления предметов посудной группы
В качестве объектов исследования использовались четыре группы металлических материалов, имеющих одинаковую кристаллическую решетку ГЦК, но разную степень легированности (таб. 1) [1 - 6].
Известно, что величина теплопроводности (как и электропроводности) определяется числом свободных электронов в атоме. Это число в свою очередь зависит как от природы самого материала (Al, Си, Ag, Fe), так и от степени легированности сплава. Как правило, с повышением легированности материала проявляется тенденция к снижению, как электропроводности, так и теплопроводности. Сопоставляя табличные данные четырех сплавов, следует отметить, что наименьшей теплопроводностью обладают железный и щ медный сплавы, в состав твердых растворов которых входят более 20% легирующих элементов. Наибольшей теплопроводностью обладают алюминиевый и серебряный сплав, содержание легирующих элементов не превышает 10%.
В настоящей работе было проведено исследование четырех сплавов с позиции возможности их применения в качестве предметов посудной группы. Дія этой цели были выбраны четыре чайные ложки одинаковой конфигурации, которые помещались в стакан объемом 260 мл. После этого в стакан заливалась кипящая вода. С помощью термопары, закрепленной на держателе ручки фиксировалась, скорость нагрева и скорость охлаждения чайной ложки. Над поверхностью жидкости ручка чайной ложки выступала на 50 мм. Фиксировалось изменение температуры воды s процессе эксперимента, которая снижалась со 100 до 50 С в течение 1000 секунд. Замер температуры ручки ложки, погруженной в жидкость, производился каждые 10 секунд одновременно с замером температуры воды.
В результате проведенного эксперимента (более 2000 замеров) был установлен ряд закономерностей, связанных с температурой нагрева четырех ложек из различных сплавов.
Мониторинг нагрева ложек из железного и медного сплавов показал, что скорость нагрева этих изделий составляет 0,1 С/сек. При этом максимальная температура, которая была достигнута в результате нагрева ложек не превышала 55 С (рис. 23). Т. е. оставалась ниже общепринятого теплового порога болевого ощущения. В дальнейшем проходило медленное охлаждение этих ложек до температуры 30 - 40 С за 1000 секунд. Общепринятое значение теплового порога болевого ощущения взрослых людей составляет 60 С.
Иной характер нагрева и охлаждения наблюдается для ложек, изготовленных из алюминиевого и серебряного сплава (рис. 24). Скорость нагрева этих сплавов достигает 1 С/сек и уже через 100 секунд, каждая из ложек имеет температуру, превышающую тепловой порог болевого ощущения для взрослых людей. Важно подчеркнуть, что температура выше 60 С ложки, изготовленной из алюминиевого сплава держится около 7 минут, а из серебренного сплава - 3 минуты.
В течение 3-7 минут ни алюминиевой, ни серебряной ложкой нельзя пользоваться, сохраняя условие комфортного использования прибора.
Комфортность использования столового прибора зависит от их веса. Поэтому для исследуемых сплавов важны значения их плотности. Чайные ложки должны быть не слишком легкими (алюминиевый сплав), но и не слишком тяжелыми (серебряный сплав). Поэтому целесообразно остановиться на сплавах на основе железа и меди, которые имеют плотность 7-9 103кг/м3.
Механическая прочность этих двух сплавов также оказалась более высокой, чем прочность серебряного и алюминиевого сплавов. Прочность деформированной нержавеющей стали достигает 620 МПа. Для эстетической оценки исследуемых сплавов они были разбиты на 3 группы: 1. Низкая эстетичность; 2. Средняя эстетичность; 3. Высокая эстетичность. Низкому уровню эстетичности соответствует изделия из алюминиевого сплава; среднему уровню эстетичности соответствуют изделия из медных и железных сплавов; высокому уровню эстетичности соответствуют изделия из серебряного сплава [47].
Из полученных данных можно заключить, что оптимальным сплавом для изготовления изделий посудной группы являются: медные сплавы (мельхиор) и железные сплавы (нержавеющая сталь). О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1. - железный сплав; 2. - медный сплав; 3. - тепловой порог болевого ощущения. 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Т, сек Рис. 24. График нагрева и охлаждения ложек из серебряного и алюминиевого сплавов, помещенных в стакан с кипящей водой. 1. - серебряный сплав; 2. - алюминиевый сплав; 3. - тепловой порог болевого ощущения. Выводы: 1. Проведен систематический анализ физико-механических свойств 4 групп сплавов, которые используются для изготовления предметов посудной группы; 2. Показана связь между теплопроводностью материала и комфортностью его применения в условиях повышенных температур; 3. Установлено, что столовые приборы целесообразно производить на основе меди и железа.
Тепловой порог болевого ощущения для людей различного возраста
Известно, что с увеличением возраста человека изменяется характер и толщина кожного покрытия человека. Разные зоны человеческого тела имеют разную чувствительность. Пальцы являются одной из зон достаточно чувствительных к восприятию тепловых воздействий. Поэтому было важно определить до какой температуры человек в состоянии комфортно воспринимать нагретый металлический предмет. При этом также существенным было установить, как этот температурный порог изменяется в процессе жизни человека в условиях трансформации его эпидермиса [54].
Для определения болевого порога к эксперименту были привлечены 82 человека, которые были разбиты на 3 группы по возрастному составу: 1. Дети 1,5-4 лет; 2. Дети4-6лет; 3. Люди 6-50 лет. За температуру теплового порога болевого ощущения принимались следующие параметры: Первая возрастная группа: ребенок отбрасывал ложку; Вторая возрастная группа: ребенок сообщал «очень горячо, не могу держать»; Третья возрастная группа: люди сообщали «горячо, трудно держать». В результате исследования было установлено, что тепловой порог болевого ощущения зависит от возраста человека (таб. 2). Таблица теплового порога болевого ощущения для людей различных возрастных групп.
Для маленьких детей в возрасте от 1,5 до 4 лет целесообразно использовать сборные столовые приборы, материалом рабочей части которых является металл, а для ручек пластмасса. Для детей от 4 до 6 лет используются металлические приборы с накладками из других материалов (дерево, кость, пластмасса, керамика). Для людей возрастной группы свыше 6 лет целесообразно металлические столовые приборы из мельхиора и нержавеющей стали.
Наблюдаются следующие тенденции в развитии современного дизайна столовых приборов: растет изготовление сборных столовых приборов (ручка из одного материала, рабочая часть из другого); изменяется форма элементов столовых приборов (ложки, вилки, ножа); современные столовые приборы отличаются лаконичностью и строгостью форм; оптимизируются размеры столовых приборов; увеличивается количество видов столовых приборов.
Далее в работе приведены примеры современных столовых приборов, дизайн которых характеризуется лаконичностью форм, строгостью и геометричностью элементов, более широкой номенклатурой изделий, широким диапазоном размеров [37 - 42, 55-65].
Одним из приоритетных направлений для крупных производителей предметов посудной группы является разработка дизайна столовых приборов для детей. Современные производители уделяют особенное внимание дизайну детских столовых приборов. Это определено спецификой требований, предъявляемых к подобным изделиям. Особенностью дизайна таких предметов является соединение различных материалов, из которых выполняются элементы этих приборов. Наиболее часто встречается комбинация металл/неметалл. Из металлических сплавов изготавливается рабочая часть прибора, что обусловлено физико-механическими характеристиками, исследованными в данной работе. Применяемые сплавы отвечают функционально-утилитарным, санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям, предъявляемым к детским столовым приборам. Из неметаллов (обычно это пластмасса) изготавливают элементы ручки прибора. Это продиктовано спецификой использования столовых приборов детьми. Массивные пластиковые ручки нужны для удобства захвата их, а также используются для украшения за счет наносимых изображений или комбинирования цветов (рис. 25). Среди сборных приборов особенно выделяются предметы с прозрачными и полупрозрачными пластиковыми ручками. Цветовая гамма таких приборов значительно шире, за счет оптических свойств материала ручки (рис 26). К недостаткам пластмассы, можно отнести низкие механические свойства (твердость, износостойкость). Ручки приборов быстро изнашиваются и теряют привлекательный вид.
Существует отдельное направление проектирования предметов посудной группы для детей младше 2 лет. Подобная посуда делается целиком из пластика. Это обусловлено высокими требованиями безопасности к приборам этой возрастной категории.
Развитие дизайна и совершенствование технологий обработки материалов влияют на форму столовых приборов. Предметом поиска дизайнеров является не только общая форма столовых приборов, но и форма отдельных элементов. На рис. 27 показан пример набора столовых приборов, особенностью дизайна которых является выделение соединительного элемента за счет нестандартной формы. Также нетрадиционным решением отличается рабочая часть ложек, характеризующаяся заострением. Подобный подход отражает общее направление поиска неиспользовавшихся ранее форм элементов столовых приборов. Простота и четкость линий современных столовых приборов вынуждает дизайнеров искать пути повышения выразительности формы изделий без излишнего декорирования [40 - 44, 47 -49]. Изображенные на рис. 28 столовые приборы, имеют выразительную ручку в форме человеческих фигур [35, 36].
