新型環保快遞包裝設計與材料優選

楊昆 孫紹芹 何俊儀 吳蕾 曹天歌

摘要：快遞業近年來呈飛速發展態勢，快遞包裝污染、浪費問題卻隨之而來。本文通過文獻研究法、問卷調查法、軟件編程法等設計出新型的可循環環保快遞包裝，它具有完全不使用膠帶的設計亮點，利用軟件進行數據分析的優勢。

關鍵詞：設計；環保；軟件編程法

中圖分類號：X324 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0252-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.156

New environmentally friendly express package design and material optimization

Yang Kun 1， Sun Shaoqin 1， He Junyi 1， Wu Lei 1， Cao Tiange 2

（1.School of Economics and Management， Beijing University of Chemical Technology， Beijing 102202， China；

2.School of Science， Beijing University of Chemical Technology， Beijing 102202， China）

Abstract： The express delivery industry has been developing rapidly in recent years， and the problem of courier packaging pollution and waste has followed. This paper designs a new type of recyclable environmental protection express package through literature research method， questionnaire survey method， software programming method， etc. It has the advantages of design highlights that do not use tape at all and data analysis using software.

Keywords： Design；Environmental protection；Software programming

1 背景

1.1 行業現狀及政策

快遞業近年來呈飛速發展態勢。國家郵政局最新數據顯示，2017年全國快遞業務完成401億件，同比增長28%，連續四年穩居世界第一。而數字顯示，中國每年完成的快遞件數還在以100億件左右的速度增長。國家繼續秉持著“綠色、創新、開放、協調、共享”的五大發展理念。

1.2 資源浪費與環境污染問題

國家郵政局發布的《2017中國快遞領域綠色包裝發展現狀及趨勢報告》顯示快遞包裝2017年產生800萬t垃圾。其中，全國每年因快遞包裝過度浪費的瓦楞紙板大約有18.2萬t，相當于1547hm2森林。總體而言，快遞垃圾回收率小于20%，填充物回收率幾乎為0，造成了巨大的資源浪費。快遞包裝垃圾污染態勢加劇。以消耗量增長最快的快遞包裝塑料袋為例，其材質大多是低密度聚乙烯，含有塑化劑、阻燃劑等有害物質，焚燒時會產生二噁英，嚴重影響人體健康，造成大氣污染；而封箱膠帶的主要材料是聚氯乙烯，如果埋在土里，100年也降解不了。

2 新型環保快遞包裝設計亮點

2.1 綠色降解

我們采用新型綠色蜂窩紙板與紙漿模塑技術，設計出“零膠帶”蜂窩紙板包裝箱。材料方面，六邊形蜂窩紙板根據自然界蜂巢的結構原理制作而成，用料省，成本低，強度高，不易變形，抗沖擊性好。紙漿模塑采用再生紙黏合，它以廢紙為原料，來源廣泛，可回收利用。設計方面，它通過紙板之間的壓制卡頓固定，并且用快遞單作為封條，完全擺脫了膠帶的束縛。圖1是包裝的平面展開圖。圖2是包裝的工程圖，圖3是包裝的折疊過程圖。

2.2 循環利用

通過測試紙箱的承壓性能和彈性性能，突出反映了蜂窩紙板包裝箱的高質量，可循環次數達7～10次。

（1）空箱抗壓測試。壓力實驗機上均勻施加壓力至箱體破損時的最大負荷及變形量。

圖4是厚度為20mm蜂窩紙板制成的紙箱壓力—變形曲線。從結果可以看出此紙箱的最大承載能力為3880N。當壓力>1000N時紙箱迅速變形。（2）紙箱對比測試。圖5和圖6分別為單層瓦楞紙板和雙層蜂窩胞壁“彈性模量與相對濕度”“屈服強度與相對濕度”的關系。從圖中可以看出在相同濕度下，雙層蜂窩胞壁的彈性、屈服強度都要優于單層瓦楞紙板。

2.3 人文情懷

在包裝盒上印刷城市綠光LOGO，使整套設計呈現出系統性，簡潔而獨特。設置個人留言區，印一句箴言警句，不同的紙箱句子可以不同。圖7為LOGO。

2.4 市場前景

采用調查問卷法，共收回151份有效問卷。圖8反映出約91%的被調查者愿意為綠色埋單，這有力地支撐了“新型環保快遞包裝的市場前景廣闊”的結論。

3 材料優選

采用軟件建模法，利用Matlab軟件科學地分析出樣本中最優質的塑料替代材料，并力求降低成本。

我們通過收集聚丙烯（PP），纖維素，聚己內酯（PCL），聚乙烯醇（PVA），聚乳酸（PLA）這五種材料的物理化學數據，來進行主成分分析。首先我們對于數據進行了初步的處理，剔除缺失值，并將一些給出區間范圍的數據改為區間中點值，這時我們的數據就變成了5*7的矩陣，接著觀察到由于各個物理化學性質的量綱不同，我們做了去量綱的歸一化處理，公式如下：

其中X1代表密度，X2代表脆化溫度，X3代表比重，X4代表斷裂伸長率，X5代表熔點，X6代表拉伸強度， X7代表熱變形溫度。下一步，這里選取了7個主成分，每個主成分都是7個指標的線性組合，將數據導入Matlab中進行主成分貢獻率的計算，得出的貢獻率如表2。

其中Comp5，6，7的系數與前幾個主成分的系數相差了幾個數量級，我們在這里忽略后面的主成分的影響。

最后一步帶入數據計算每個材料的得分，我們得到如下一個向量：

（60.01983921 25.06672884 72.02105116 16.72261556 43.64997608）

可以看出得分最高的是聚己內酯（PCL），而且比得分第二高的聚丙烯高出了20%，得分最低的是聚乙烯醇材料。

參考文獻

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收稿日期：2018-05-03

作者簡介：楊昆（1994-），女，本科，學生，研究方向為管理科學與工程。