柯勝海 陳薪羽

Ke Sheng-haiChen Xin-yu

（湖南工業(yè)大學包裝設計藝術學院，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《關于進一步加強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。《意見》特別提出，在電商、快遞、外賣等新興領域，形成一批可復制、可推廣的循環(huán)共享包裝及綠色物流模式，鼓勵相關科研單位和企業(yè)進行技術攻關[1]。文章根據(jù)“新限塑令”要求，從設計學角度出發(fā)，對共享包裝在物流過程中最為關鍵的結構設計環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)研究，提出具有針對性的結構設計解決方案，以便為“新限塑令”在全國的順利實施提供設計范式參考。

1 共享包裝的概念及價值

“共享”主要指將一件物品或者信息的使用權或知情權與其他所有人共同擁有，并非個人所屬的，其具備共用性、非私有性、通用性3 個特征。基于共享的特征，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，實現(xiàn)包裝在不同主體之間或同一主體在不同運輸流程中可重復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，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，并且降低單次周轉所需要的使用成本，減少因包裝而產生的環(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 個方面的價值。

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

第二，共享包裝是關于包裝產業(yè)鏈與社會資源進行合理優(yōu)化配置的關鍵，通過共享包裝的管控式設計，實現(xiàn)包裝在倉儲、運輸、銷售及回收過程中的精益化管理，有效提高包裝產業(yè)鏈效用比。

第三，共享包裝通過搭載智能硬件模塊，實現(xiàn)抵御和抑制包裝物品的機械變化與生物變化的作用，增強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 共享包裝對結構設計的具體要求

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，要實現(xiàn)包裝的多次重復使用以及效用的最大化，對結構設計存在一定的要求。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，實現(xiàn)資源利用的最大化，折疊結構是關鍵。其次，共享包裝與傳統(tǒng)包裝相比較，存在一定的通用性，需要保證在生產以及攜帶過程中，防止規(guī)格過多，所以適配結構成必然。再次，共享包裝在運輸過程中需要被反復開啟，因此，需要可重復使用的開啟結構作為保障。

3 共享包裝結構設計以及關鍵環(huán)節(jié)

根據(jù)以上具體要求，筆者團隊進行多次試驗性設計，提出了可折疊外結構設計、可適配內結構設計以及顯竊啟輔助結構3 種形式，并對每種結構需求形式進行了衍生探索，得到多種結構設計形式與方法。

3.1 可折疊外結構設計

可折疊結構也稱可展開式結構，它是具有一定對稱性的特殊結構，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結構具有一定的伸縮性，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可以提高庫容利用率，最大限度利用倉庫儲存空間。二在運輸過程中無需預留空箱存放位置，減少對運輸?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外結構設計主要分為軸心型剪鉸式折疊結構、平鋪型翻折式折疊結構和伸縮型平行式折疊結構3 種類型。

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

3.1.2 平鋪型翻折式折疊結構 平鋪型翻折式折疊結構是通過展開箱體四周的紙板并拆分以達到完全平鋪的形式，其特點是折疊時四周沿中心向內翻折。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到平鋪狀態(tài)[4]。

3.1.3 伸縮型平行式折疊結構 伸縮型平行式折疊結構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。其特點是折疊時沿直線平行壓縮，橫截面的直線間距具有一定的周期性。如圖3 所示，折疊時AB 與CD 同時沿著AC、BD 向中心擠壓以實現(xiàn)壓縮后的扁平狀態(tài)。

圖1 軸心型剪鉸式折疊結構示意圖

圖2 平鋪型翻折式折疊結構示意圖

圖3 伸縮型平行式折疊結構示意圖

圖4 充氣式共享包裝設計

可折疊外結構的設計關鍵包括兩個方面：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度有一定要求。在包裝折疊結構的材料選擇上，應根據(jù)包裝折疊頻率，選用韌性與耐性較強的材料，以增加折疊結構的使用壽命，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度不足，容易受力后變形甚至破壞導致不能再次使用，而壁厚過大除了浪費材料外，會增加成型周期，容易產生氣泡、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 共享酒品包裝設計

圖7 ZERO BOX 插拔式鎖扣

圖8 快遞寶一次性扎帶

圖9 信號報警原理

3.2 可適配內結構設計

可適配結構也稱自適應結構，指能夠適應不同尺寸及多種形態(tài)的產品并能提升包裝的緩沖性能和適用容錯率的結構形式。在設計上，首先，包裝的適配部件要以不影響產品放置為前提，盡量少的改變體積結構。其次，包裝內結構應盡量以通用性為原則，提升應用維度和操作效率?？蛇m配內結構設計的優(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，減少產品在運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。可適配內結構設計主要分為充氣式適配結構、彈性繃帶適配結構和螺旋升降適配結構3 種類型。

3.2.1 充氣式適配結構 充氣式適配結構是通過氣囊中的空氣來緩和外界的物理沖擊力，從而達到保護產品的結構形式，能根據(jù)內裝物體積與形態(tài)大小來適配緩沖氣囊的保護范圍，以實現(xiàn)包裝最佳減震減壓效果，如圖4所示。充氣式共享包裝設計在箱體內嵌入氣囊，并在定壓充吸氣設備的輔助下對氣囊實現(xiàn)定壓充氣，使氣囊能夠和商品充分貼合。充氣式適配結構在設計中需要注意兩點：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。二是應控制充氣口的數(shù)量和充氣時長，以免在充氣步驟浪費過多時間。

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

3.2.3 螺旋升降適配結構 螺旋升降適配結構指通過螺旋調節(jié)旋鈕的高低控制大小以固定產品的形式。如圖6所示，共享酒品包裝設計是針對酒品行業(yè)的運輸包裝，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)酒品包裝的結構，內置一個螺旋可升降調節(jié)旋鈕，可快速旋轉升降來控制包裝內空間的大小，使不同尺寸的酒品在包裝內保持穩(wěn)固。螺旋升降適配結構設計具有一定的局限性，在設計時還應充分考慮其他領域產品的運輸。

可適配內結構的設計關鍵包括兩個方面：一是設計時需注意測試結構的穩(wěn)固性，尤其是運輸特殊產品時，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根據(jù)產品大小、重量、表面是否有棱角等來確定，充氣緩沖結構可采用多層聚乙烯薄膜與高強度、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[7]。

3.3 顯竊啟輔助結構設計

顯竊啟設計指只能通過打開或破壞結構上設置的顯示物或障礙物才能取出內部產品的一種安全設計形式，當顯示物或障礙物被破損即會留下開啟憑證，提供防偽功能。顯竊啟包裝技術因包裝材料、銷售方法、容器結構、內容物的不同有很大區(qū)別，具有多樣化特征[8]。在設計上，首先，顯竊啟輔助結構設計應以人性化為原則，開啟方式應簡潔易懂，易于操作。其次，針對不同領域的產品應設計相對應的顯竊啟輔助結構，例如，針對珠寶、藝術品等領域的貴重物品的包裝中加入智能輔助設備，增強實時監(jiān)管能力，提高安全性能。顯竊啟設計的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：第一，具有單次破壞性的特點，可以直觀地判斷外包裝開啟前是否被開啟，便于配送員與消費者辨別。第二，可以保證產品在流通過程中不被調換，有效避免以假亂真的現(xiàn)象。顯竊啟輔助結構設計可以分為破壞式輔助結構和信號報警輔助結構兩大類型。

3.3.1 破壞式輔助結構 破壞式輔助結構是通過放置一次性的安全部件防止產品被開啟的結構，安全部件具有使用方便、成本低廉的特點，主要分為插拔式鎖扣和一次性扎帶。插拔式鎖扣應用于灰度環(huán)?？萍加邢薰驹O計的ZERO BOX 循環(huán)環(huán)保箱上，特殊鎖扣環(huán)保可降解，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。

自鎖式尼龍扎帶具有止退功能，扎緊后無法解開，具有綁扎快速、絕緣性好、自鎖禁固等特點。如圖8 所示，由豐和物聯(lián)設計的快遞寶使用的一次性扎帶在鎖扣印上了二維碼，當前存放的內載物信息都可以通過掃描二維碼獲得。

3.3.2 信號報警輔助結構 信號報警輔助結構是通過包裝內搭載的傳感器、智能軟硬件設備從而實現(xiàn)包裝處于不安全狀態(tài)時向消費者發(fā)送報警信號的形式，其特點是通過動態(tài)二維碼保證箱體內產品安全。優(yōu)勢在于通過與手機互聯(lián)，實時監(jiān)控產品狀態(tài)，最大限度地確保用戶寄件物品的安全與隱私，因此，可應用于價值較高的貴重物品。如圖9 所示，手機掃描包裝顯示屏出現(xiàn)的實時二維碼后可以獲取包裝的相關信息，自動向云端服務器發(fā)送該包裝請求開鎖的信息。服務器接收消費者請求信息后進行確認并發(fā)送開鎖命令。手機藍牙接收服務器的開鎖指令后，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，最后通過電路控制鎖芯執(zhí)行開鎖動作。

顯竊啟輔助結構的設計關鍵包括3 個方面：一是破壞式輔助結構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對著明亮光線即可辯明錯動位置的新型光纖封條等[9]。二是破壞式輔助結構由于其具有一次性的特性，因此更多應用于快消產品中，設計時應找準產品定位與消費需求。三是信號報警輔助結構的成本相對于其他結構成本較高，操作較復雜，對于大部分企業(yè)來說大量購入所需成本較高，在應用時可以考慮改進其模式，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，從而實現(xiàn)資源節(jié)約化、方式靈活化。

4 結語

“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，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。在結構設計上能最大限度地節(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，設計上還需要結合材料、技術、模式等多方面要素，進行跨界融合，創(chuàng)造更大的社會經(jīng)濟效益，進一步啟發(fā)人們對未來包裝形式的學習與探索。