“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(guó)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(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》，行業(yè)稱(chēng)之為“新限塑令”）。根據(jù)《意見(jiàn)》要求，中國(guó)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(duì)電商、快遞、外賣(mài)等新興業(yè)態(tài)帶來(lái)的塑料廢棄物污染等日益突出的問(wèn)題，提出了逐步禁限部分塑料包裝物使用的具體要求?！兑庖?jiàn)》特別提出，在電商、快遞、外賣(mài)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(lì)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(duì)共享包裝在物流過(guò)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(duì)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決方案，以便為“新限塑令”在全國(guó)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(duì)某些特定行業(yè)或者特定類(lèi)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(guò)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(huì)資源進(jìn)行合理優(yōu)化配置的關(guān)鍵，通過(guò)共享包裝的管控式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)包裝在倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售及回收過(guò)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(guò)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(dòng)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(duì)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(duì)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(guò)程中，防止規(guī)格過(guò)多，所以適配結(jié)構(gòu)成必然。再次，共享包裝在運(yùn)輸過(guò)程中需要被反復(fù)開(kāi)啟，因此，需要可重復(fù)使用的開(kāi)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(duì)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(chēng)可展開(kāi)式結(jié)構(gòu)，它是具有一定對(duì)稱(chēng)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(kāi)[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(shì)在于：一在倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸環(huán)節(jié)，折疊后的包裝在堆碼時(shí)可以提高庫(kù)容利用率，最大限度利用倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存空間。二在運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)需預(yù)留空箱存放位置，減少對(duì)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(guò)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(lèi)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(guò)展開(kāi)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(kāi)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(lái)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(zhǎng)期使用后較易磨損，因此對(duì)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(huì)影響使用壽命，壁太薄會(huì)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(guò)大除了浪費(fèi)材料外，會(huì)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(hào)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(chēng)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(cuò)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(shì)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(lèi)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(guò)氣囊中的空氣來(lái)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(lái)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(duì)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(guò)薄，以免物流過(guò)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(zhǎng)，以免在充氣步驟浪費(fèi)過(guò)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(guò)包裝內(nèi)部?jī)啥说哪g(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(dòng)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(lái)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(guò)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(duì)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(guò)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(lái)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(cè)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(lái)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(zhǎng)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?chē)鷼鉁氐挠绊懚鵁崦浐屠淇s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(guò)打開(kāi)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(huì)留下開(kāi)啟憑證，提供防偽功能。顯竊啟包裝技術(shù)因包裝材料、銷(xiāo)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(kāi)啟方式應(yīng)簡(jiǎn)潔易懂，易于操作。其次，針對(duì)不同領(lǐng)域的產(chǎn)品應(yīng)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的顯竊啟輔助結(jié)構(gòu)，例如，針對(duì)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(shì)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(kāi)啟前是否被開(kāi)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(guò)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(hào)報(bào)警輔助結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)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(guò)放置一次性的安全部件防止產(chǎn)品被開(kāi)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)?？萍加邢薰驹O(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(guò)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埽o后無(wú)法解開(kāi)，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(guò)掃描二維碼獲得。

3.3.2 信號(hào)報(bào)警輔助結(jié)構(gòu) 信號(hào)報(bào)警輔助結(jié)構(gòu)是通過(guò)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(hào)的形式，其特點(diǎn)是通過(guò)動(dòng)態(tài)二維碼保證箱體內(nèi)產(chǎn)品安全。優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)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(dòng)向云端服務(wù)器發(fā)送該包裝請(qǐng)求開(kāi)鎖的信息。服務(wù)器接收消費(fèi)者請(qǐng)求信息后進(jìn)行確認(rèn)并發(fā)送開(kāi)鎖命令。手機(jī)藍(lán)牙接收服務(wù)器的開(kāi)鎖指令后，將開(kāi)鎖命令也稱(chēng)為開(kāi)鎖密鑰傳輸至包裝門(mén)鎖芯片，芯片接收信息并確認(rèn)，最后通過(guò)電路控制鎖芯執(zhí)行開(kāi)鎖動(dòng)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(huì)變色的塑料薄膜，膜上涂有不同波長(zhǎng)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(cuò)動(dòng)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(hào)報(bào)警輔助結(jié)構(gòu)的成本相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)成本較高，操作較復(fù)雜，對(duì)于大部分企業(yè)來(lái)說(shuō)大量購(gòu)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(wú)需過(guò)多存儲(chǔ)，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(yǔ)

“新限塑令”提出后，如何治理塑料污染是中國(guó)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(lái)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(duì)于共享包裝的發(fā)展趨勢(shì)，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(huì)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步啟發(fā)人們對(duì)未來(lái)包裝形式的學(xué)習(xí)與探索。