“新限塑令”背景下共享包裝功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

柯勝海 陳薪羽

Ke Sheng-haiChen Xin-yu

（湖南工業(yè)大學(xué)包裝設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412007）

2020 年1 月19 日，國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部公布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》（以下簡稱《意見》，行業(yè)稱之為“新限塑令”）。根據(jù)《意見》要求，中國將按照“禁限一批、替代循環(huán)一批、規(guī)范一批”的思路，加強(qiáng)塑料污染治理，特別針對電商、快遞、外賣等新興業(yè)態(tài)帶來的塑料廢棄物污染等日益突出的問題，提出了逐步禁限部分塑料包裝物使用的具體要求?！兑庖姟诽貏e提出，在電商、快遞、外賣等新興領(lǐng)域，形成一批可復(fù)制、可推廣的循環(huán)共享包裝及綠色物流模式，鼓勵相關(guān)科研單位和企業(yè)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)[1]。文章根據(jù)“新限塑令”要求，從設(shè)計(jì)學(xué)角度出發(fā)，對共享包裝在物流過程中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)研究，提出具有針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決方案，以便為“新限塑令”在全國的順利實(shí)施提供設(shè)計(jì)范式參考。

1 共享包裝的概念及價(jià)值

“共享”主要指將一件物品或者信息的使用權(quán)或知情權(quán)與其他所有人共同擁有，并非個(gè)人所屬的，其具備共用性、非私有性、通用性3 個(gè)特征?；诠蚕淼奶卣?，文章提出的共享包裝主要是一種針對某些特定行業(yè)或者特定類型的包裝，實(shí)現(xiàn)包裝在不同主體之間或同一主體在不同運(yùn)輸流程中可重復(fù)使用的一種非固定式通用包裝，屬于一種新型的快遞包裝。這種包裝形式由于具有可循環(huán)、可管控、可適配的特點(diǎn)，可以代替某些特定行業(yè)的一次性快遞包裝在物流中的使用，并且降低單次周轉(zhuǎn)所需要的使用成本，減少因包裝而產(chǎn)生的環(huán)境壓力。

具體而言，共享包裝由于其模式的特殊性，呈現(xiàn)出以下3 個(gè)方面的價(jià)值。

第一，共享包裝通過共享機(jī)制特征，提供多次可循環(huán)使用的功能，并極大程度上降低個(gè)體包裝單次使用的環(huán)境成本、物流成本與回收成本，以實(shí)現(xiàn)包裝減量化與綠色化設(shè)計(jì)效果。

第二，共享包裝是關(guān)于包裝產(chǎn)業(yè)鏈與社會資源進(jìn)行合理優(yōu)化配置的關(guān)鍵，通過共享包裝的管控式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)包裝在倉儲、運(yùn)輸、銷售及回收過程中的精益化管理，有效提高包裝產(chǎn)業(yè)鏈效用比。

第三，共享包裝通過搭載智能硬件模塊，實(shí)現(xiàn)抵御和抑制包裝物品的機(jī)械變化與生物變化的作用，增強(qiáng)了商品和信息流動的安全性，拓展了共享包裝在物流系統(tǒng)中的智能功用。

2 共享包裝對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體要求

共享包裝與其他的快遞包裝存在一定的區(qū)別，其中最明顯的地方在于共享包裝需要多次循環(huán)使用，存在包裝回收的環(huán)節(jié)。因此，要實(shí)現(xiàn)包裝的多次重復(fù)使用以及效用的最大化，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的要求。首先，共享包裝在“非裝貨”狀態(tài)，要保證包裝所占有的空間最小，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，折疊結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。其次，共享包裝與傳統(tǒng)包裝相比較，存在一定的通用性，需要保證在生產(chǎn)以及攜帶過程中，防止規(guī)格過多，所以適配結(jié)構(gòu)成必然。再次，共享包裝在運(yùn)輸過程中需要被反復(fù)開啟，因此，需要可重復(fù)使用的開啟結(jié)構(gòu)作為保障。

3 共享包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)

根據(jù)以上具體要求，筆者團(tuán)隊(duì)進(jìn)行多次試驗(yàn)性設(shè)計(jì)，提出了可折疊外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可適配內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)3 種形式，并對每種結(jié)構(gòu)需求形式進(jìn)行了衍生探索，得到多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式與方法。

3.1 可折疊外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可折疊結(jié)構(gòu)也稱可展開式結(jié)構(gòu)，它是具有一定對稱性的特殊結(jié)構(gòu)，具有兩種不同的狀態(tài)，分別為完全折疊和完全展開[2]?？烧郫B結(jié)構(gòu)具有一定的伸縮性，利于折疊存放和管理，其優(yōu)勢在于：一在倉儲、裝卸環(huán)節(jié)，折疊后的包裝在堆碼時(shí)可以提高庫容利用率，最大限度利用倉庫儲存空間。二在運(yùn)輸過程中無需預(yù)留空箱存放位置，減少對運(yùn)輸?shù)目臻g占用，一定程度上也節(jié)約了物流成本[3]。三在回收過程中，折疊后的包裝體積可縮小幾倍，便于攜帶，節(jié)省了大量的人力消耗?？烧郫B外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為軸心型剪鉸式折疊結(jié)構(gòu)、平鋪型翻折式折疊結(jié)構(gòu)和伸縮型平行式折疊結(jié)構(gòu)3 種類型。

3.1.1 軸心型剪鉸式折疊結(jié)構(gòu) 軸心型剪鉸式折疊結(jié)構(gòu)是將塑紙板經(jīng)裁切壓痕后成型，上搖蓋與箱體連接，經(jīng)外力擠壓后可以實(shí)現(xiàn)箱體折疊的形式，其特點(diǎn)是折疊時(shí)箱體沿軸心向內(nèi)擠壓。如圖1 所示，折疊時(shí)箱體兩側(cè)沿著側(cè)面軸心呈“×”形向下擠壓，箱體上下兩面趨于重合后達(dá)到折疊狀態(tài)。

3.1.2 平鋪型翻折式折疊結(jié)構(gòu) 平鋪型翻折式折疊結(jié)構(gòu)是通過展開箱體四周的紙板并拆分以達(dá)到完全平鋪的形式，其特點(diǎn)是折疊時(shí)四周沿中心向內(nèi)翻折。如圖2 所示，灰度環(huán)保科技有限公司研發(fā)的冷鏈箱，箱體四面可以向外展開并卸下，卸下4 塊紙板后展平箱子可達(dá)到平鋪狀態(tài)[4]。

3.1.3 伸縮型平行式折疊結(jié)構(gòu) 伸縮型平行式折疊結(jié)構(gòu)是沿直線壓縮或者延展物體，以此來縮減空間占用面積的形式。其特點(diǎn)是折疊時(shí)沿直線平行壓縮，橫截面的直線間距具有一定的周期性。如圖3 所示，折疊時(shí)AB 與CD 同時(shí)沿著AC、BD 向中心擠壓以實(shí)現(xiàn)壓縮后的扁平狀態(tài)。

圖1 軸心型剪鉸式折疊結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 平鋪型翻折式折疊結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 伸縮型平行式折疊結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 充氣式共享包裝設(shè)計(jì)

可折疊外結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵包括兩個(gè)方面：一是包裝折疊連接部位在長期使用后較易磨損，因此對包裝材料的耐用度和強(qiáng)度有一定要求。在包裝折疊結(jié)構(gòu)的材料選擇上，應(yīng)根據(jù)包裝折疊頻率，選用韌性與耐性較強(qiáng)的材料，以增加折疊結(jié)構(gòu)的使用壽命，保證包裝的使用效果[5]。二是包裝的壁厚會影響使用壽命，壁太薄會造成包裝剛性和強(qiáng)度不足，容易受力后變形甚至破壞導(dǎo)致不能再次使用，而壁厚過大除了浪費(fèi)材料外，會增加成型周期，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷，其中以PE 材料作參考為例，推薦壁厚在0.6—3.2 mm[6]。

圖5 順豐·豐BOX

圖6 共享酒品包裝設(shè)計(jì)

圖7 ZERO BOX 插拔式鎖扣

圖8 快遞寶一次性扎帶

圖9 信號報(bào)警原理

3.2 可適配內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可適配結(jié)構(gòu)也稱自適應(yīng)結(jié)構(gòu)，指能夠適應(yīng)不同尺寸及多種形態(tài)的產(chǎn)品并能提升包裝的緩沖性能和適用容錯率的結(jié)構(gòu)形式。在設(shè)計(jì)上，首先，包裝的適配部件要以不影響產(chǎn)品放置為前提，盡量少的改變體積結(jié)構(gòu)。其次，包裝內(nèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量以通用性為原則，提升應(yīng)用維度和操作效率?？蛇m配內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢體現(xiàn)在：第一，可以緩解裝卸、分揀以及配送等環(huán)節(jié)的外力震壓，減少產(chǎn)品在運(yùn)輸流程中受到二次損壞。第二，可以提升多尺寸快遞包裝的使用效率，減少不必要的包裝浪費(fèi)?？蛇m配內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為充氣式適配結(jié)構(gòu)、彈性繃帶適配結(jié)構(gòu)和螺旋升降適配結(jié)構(gòu)3 種類型。

3.2.1 充氣式適配結(jié)構(gòu) 充氣式適配結(jié)構(gòu)是通過氣囊中的空氣來緩和外界的物理沖擊力，從而達(dá)到保護(hù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，能根據(jù)內(nèi)裝物體積與形態(tài)大小來適配緩沖氣囊的保護(hù)范圍，以實(shí)現(xiàn)包裝最佳減震減壓效果，如圖4所示。充氣式共享包裝設(shè)計(jì)在箱體內(nèi)嵌入氣囊，并在定壓充吸氣設(shè)備的輔助下對氣囊實(shí)現(xiàn)定壓充氣，使氣囊能夠和商品充分貼合。充氣式適配結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中需要注意兩點(diǎn)：一是氣囊材料的厚度不宜過薄，以免物流過程中發(fā)生尖銳物劃破的情況。二是應(yīng)控制充氣口的數(shù)量和充氣時(shí)長，以免在充氣步驟浪費(fèi)過多時(shí)間。

3.2.2 彈性繃帶適配結(jié)構(gòu) 彈性繃帶適配結(jié)構(gòu)是指產(chǎn)品通過包裝內(nèi)部兩端的魔術(shù)貼布相交從而達(dá)到固定作用的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)是利用繃帶可伸縮的特性，固定產(chǎn)品的移動范圍，減輕產(chǎn)品破壞幾率。如圖5 所示，順豐速運(yùn)使用的可循環(huán)快遞包裝箱——“豐·BOX”使用的就是可調(diào)節(jié)松緊的魔術(shù)貼布來固定產(chǎn)品，由于其可固定的范圍較大，可以適應(yīng)非常規(guī)形狀的產(chǎn)品的運(yùn)輸。

3.2.3 螺旋升降適配結(jié)構(gòu) 螺旋升降適配結(jié)構(gòu)指通過螺旋調(diào)節(jié)旋鈕的高低控制大小以固定產(chǎn)品的形式。如圖6所示，共享酒品包裝設(shè)計(jì)是針對酒品行業(yè)的運(yùn)輸包裝，它能適配不同高度的瓶型、多種口徑尺寸、不同大小瓶底。通過改變傳統(tǒng)酒品包裝的結(jié)構(gòu)，內(nèi)置一個(gè)螺旋可升降調(diào)節(jié)旋鈕，可快速旋轉(zhuǎn)升降來控制包裝內(nèi)空間的大小，使不同尺寸的酒品在包裝內(nèi)保持穩(wěn)固。螺旋升降適配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的局限性，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)充分考慮其他領(lǐng)域產(chǎn)品的運(yùn)輸。

可適配內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵包括兩個(gè)方面：一是設(shè)計(jì)時(shí)需注意測試結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，尤其是運(yùn)輸特殊產(chǎn)品時(shí)，避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象。二是適配部件的封合牢度和間隔距離應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品大小、重量、表面是否有棱角等來確定，充氣緩沖結(jié)構(gòu)可采用多層聚乙烯薄膜與高強(qiáng)度、耐磨損的尼龍布作為緩沖的表面材料，不僅能延長其使用壽命，還可回收利用，并且克服了一般氣墊薄膜因所充氣體受周圍氣溫的影響而熱脹和冷縮的缺點(diǎn)[7]。

3.3 顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

顯竊啟設(shè)計(jì)指只能通過打開或破壞結(jié)構(gòu)上設(shè)置的顯示物或障礙物才能取出內(nèi)部產(chǎn)品的一種安全設(shè)計(jì)形式，當(dāng)顯示物或障礙物被破損即會留下開啟憑證，提供防偽功能。顯竊啟包裝技術(shù)因包裝材料、銷售方法、容器結(jié)構(gòu)、內(nèi)容物的不同有很大區(qū)別，具有多樣化特征[8]。在設(shè)計(jì)上，首先，顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以人性化為原則，開啟方式應(yīng)簡潔易懂，易于操作。其次，針對不同領(lǐng)域的產(chǎn)品應(yīng)設(shè)計(jì)相對應(yīng)的顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)，例如，針對珠寶、藝術(shù)品等領(lǐng)域的貴重物品的包裝中加入智能輔助設(shè)備，增強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)管能力，提高安全性能。顯竊啟設(shè)計(jì)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：第一，具有單次破壞性的特點(diǎn)，可以直觀地判斷外包裝開啟前是否被開啟，便于配送員與消費(fèi)者辨別。第二，可以保證產(chǎn)品在流通過程中不被調(diào)換，有效避免以假亂真的現(xiàn)象。顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以分為破壞式輔助結(jié)構(gòu)和信號報(bào)警輔助結(jié)構(gòu)兩大類型。

3.3.1 破壞式輔助結(jié)構(gòu) 破壞式輔助結(jié)構(gòu)是通過放置一次性的安全部件防止產(chǎn)品被開啟的結(jié)構(gòu)，安全部件具有使用方便、成本低廉的特點(diǎn)，主要分為插拔式鎖扣和一次性扎帶。插拔式鎖扣應(yīng)用于灰度環(huán)保科技有限公司設(shè)計(jì)的ZERO BOX 循環(huán)環(huán)保箱上，特殊鎖扣環(huán)?？山到?，如圖7 所示，鎖扣通過箱體環(huán)形圈后插入箱體蓋中央的空隙，并向下90°按下即可完成封箱。

自鎖式尼龍?jiān)鷰Ь哂兄雇斯δ?，扎緊后無法解開，具有綁扎快速、絕緣性好、自鎖禁固等特點(diǎn)。如圖8 所示，由豐和物聯(lián)設(shè)計(jì)的快遞寶使用的一次性扎帶在鎖扣印上了二維碼，當(dāng)前存放的內(nèi)載物信息都可以通過掃描二維碼獲得。

3.3.2 信號報(bào)警輔助結(jié)構(gòu) 信號報(bào)警輔助結(jié)構(gòu)是通過包裝內(nèi)搭載的傳感器、智能軟硬件設(shè)備從而實(shí)現(xiàn)包裝處于不安全狀態(tài)時(shí)向消費(fèi)者發(fā)送報(bào)警信號的形式，其特點(diǎn)是通過動態(tài)二維碼保證箱體內(nèi)產(chǎn)品安全。優(yōu)勢在于通過與手機(jī)互聯(lián)，實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品狀態(tài)，最大限度地確保用戶寄件物品的安全與隱私，因此，可應(yīng)用于價(jià)值較高的貴重物品。如圖9 所示，手機(jī)掃描包裝顯示屏出現(xiàn)的實(shí)時(shí)二維碼后可以獲取包裝的相關(guān)信息，自動向云端服務(wù)器發(fā)送該包裝請求開鎖的信息。服務(wù)器接收消費(fèi)者請求信息后進(jìn)行確認(rèn)并發(fā)送開鎖命令。手機(jī)藍(lán)牙接收服務(wù)器的開鎖指令后，將開鎖命令也稱為開鎖密鑰傳輸至包裝門鎖芯片，芯片接收信息并確認(rèn)，最后通過電路控制鎖芯執(zhí)行開鎖動作。

顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵包括3 個(gè)方面：一是破壞式輔助結(jié)構(gòu)可以充分考慮新型材料，例如在外力作用下會變色的塑料薄膜，膜上涂有不同波長的反射干涉涂層和只需用手電光或?qū)χ髁凉饩€即可辯明錯動位置的新型光纖封條等[9]。二是破壞式輔助結(jié)構(gòu)由于其具有一次性的特性，因此更多應(yīng)用于快消產(chǎn)品中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)找準(zhǔn)產(chǎn)品定位與消費(fèi)需求。三是信號報(bào)警輔助結(jié)構(gòu)的成本相對于其他結(jié)構(gòu)成本較高，操作較復(fù)雜，對于大部分企業(yè)來說大量購入所需成本較高，在應(yīng)用時(shí)可以考慮改進(jìn)其模式，采用租賃模式就可以隨用隨租隨還，無需過多存儲，減少企業(yè)在包裝上的高額投入，從而實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約化、方式靈活化。

4 結(jié)語

“新限塑令”提出后，如何治理塑料污染是中國可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)，共享包裝在一定程度上緩解了快遞業(yè)包裝廢棄物治理的壓力，為解決電商物流與生態(tài)發(fā)展提供了方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上能最大限度地節(jié)約制造成本并提高利用效率，也是未來共享包裝的主要發(fā)展方向。因此，要滿足電商包裝的基本功能需求，也要提升回收利用效率，降低環(huán)境使用成本。對于共享包裝的發(fā)展趨勢，設(shè)計(jì)上還需要結(jié)合材料、技術(shù)、模式等多方面要素，進(jìn)行跨界融合，創(chuàng)造更大的社會經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步啟發(fā)人們對未來包裝形式的學(xué)習(xí)與探索。