“新限塑令”背景下共享包装功能结构设计研究

柯胜海 陈薪羽

Ke Sheng-haiChen Xin-yu

（湖南工业大学包装设计艺术学院，湖南 株洲 412007）

2020 年1 月19 日，国家发改委、生态环境部公布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》（以下简称《意见》，行业称之为“新限塑令”）。根据《意见》要求，中国将按照“禁限一批、替代循环一批、规范一批”的思路，加强塑料污染治理，特别针对电商、快递、外卖等新兴业态带来的塑料废弃物污染等日益突出的问题，提出了逐步禁限部分塑料包装物使用的具体要求。《意见》特别提出，在电商、快递、外卖等新兴领域，形成一批可复制、可推广的循环共享包装及绿色物流模式，鼓励相关科研单位和企业进行技术攻关[1]。文章根据“新限塑令”要求，从设计学角度出发，对共享包装在物流过程中最为关键的结构设计环节进行系统研究，提出具有针对性的结构设计解决方案，以便为“新限塑令”在全国的顺利实施提供设计范式参考。

1 共享包装的概念及价值

“共享”主要指将一件物品或者信息的使用权或知情权与其他所有人共同拥有，并非个人所属的，其具备共用性、非私有性、通用性3 个特征。基于共享的特征，文章提出的共享包装主要是一种针对某些特定行业或者特定类型的包装，实现包装在不同主体之间或同一主体在不同运输流程中可重复使用的一种非固定式通用包装，属于一种新型的快递包装。这种包装形式由于具有可循环、可管控、可适配的特点，可以代替某些特定行业的一次性快递包装在物流中的使用，并且降低单次周转所需要的使用成本，减少因包装而产生的环境压力。

具体而言，共享包装由于其模式的特殊性，呈现出以下3 个方面的价值。

第一，共享包装通过共享机制特征，提供多次可循环使用的功能，并极大程度上降低个体包装单次使用的环境成本、物流成本与回收成本，以实现包装减量化与绿色化设计效果。

第二，共享包装是关于包装产业链与社会资源进行合理优化配置的关键，通过共享包装的管控式设计，实现包装在仓储、运输、销售及回收过程中的精益化管理，有效提高包装产业链效用比。

第三，共享包装通过搭载智能硬件模块，实现抵御和抑制包装物品的机械变化与生物变化的作用，增强了商品和信息流动的安全性，拓展了共享包装在物流系统中的智能功用。

2 共享包装对结构设计的具体要求

共享包装与其他的快递包装存在一定的区别，其中最明显的地方在于共享包装需要多次循环使用，存在包装回收的环节。因此，要实现包装的多次重复使用以及效用的最大化，对结构设计存在一定的要求。首先，共享包装在“非装货”状态，要保证包装所占有的空间最小，实现资源利用的最大化，折叠结构是关键。其次，共享包装与传统包装相比较，存在一定的通用性，需要保证在生产以及携带过程中，防止规格过多，所以适配结构成必然。再次，共享包装在运输过程中需要被反复开启，因此，需要可重复使用的开启结构作为保障。

3 共享包装结构设计以及关键环节

根据以上具体要求，笔者团队进行多次试验性设计，提出了可折叠外结构设计、可适配内结构设计以及显窃启辅助结构3 种形式，并对每种结构需求形式进行了衍生探索，得到多种结构设计形式与方法。

3.1 可折叠外结构设计

可折叠结构也称可展开式结构，它是具有一定对称性的特殊结构，具有两种不同的状态，分别为完全折叠和完全展开[2]。可折叠结构具有一定的伸缩性，利于折叠存放和管理，其优势在于：一在仓储、装卸环节，折叠后的包装在堆码时可以提高库容利用率，最大限度利用仓库储存空间。二在运输过程中无需预留空箱存放位置，减少对运输的空间占用，一定程度上也节约了物流成本[3]。三在回收过程中，折叠后的包装体积可缩小几倍，便于携带，节省了大量的人力消耗。可折叠外结构设计主要分为轴心型剪铰式折叠结构、平铺型翻折式折叠结构和伸缩型平行式折叠结构3 种类型。

3.1.1 轴心型剪铰式折叠结构 轴心型剪铰式折叠结构是将塑纸板经裁切压痕后成型，上摇盖与箱体连接，经外力挤压后可以实现箱体折叠的形式，其特点是折叠时箱体沿轴心向内挤压。如图1 所示，折叠时箱体两侧沿着侧面轴心呈“×”形向下挤压，箱体上下两面趋于重合后达到折叠状态。

3.1.2 平铺型翻折式折叠结构 平铺型翻折式折叠结构是通过展开箱体四周的纸板并拆分以达到完全平铺的形式，其特点是折叠时四周沿中心向内翻折。如图2 所示，灰度环保科技有限公司研发的冷链箱，箱体四面可以向外展开并卸下，卸下4 块纸板后展平箱子可达到平铺状态[4]。

3.1.3 伸缩型平行式折叠结构 伸缩型平行式折叠结构是沿直线压缩或者延展物体，以此来缩减空间占用面积的形式。其特点是折叠时沿直线平行压缩，横截面的直线间距具有一定的周期性。如图3 所示，折叠时AB 与CD 同时沿着AC、BD 向中心挤压以实现压缩后的扁平状态。

图1 轴心型剪铰式折叠结构示意图

图2 平铺型翻折式折叠结构示意图

图3 伸缩型平行式折叠结构示意图

图4 充气式共享包装设计

可折叠外结构的设计关键包括两个方面：一是包装折叠连接部位在长期使用后较易磨损，因此对包装材料的耐用度和强度有一定要求。在包装折叠结构的材料选择上，应根据包装折叠频率，选用韧性与耐性较强的材料，以增加折叠结构的使用寿命，保证包装的使用效果[5]。二是包装的壁厚会影响使用寿命，壁太薄会造成包装刚性和强度不足，容易受力后变形甚至破坏导致不能再次使用，而壁厚过大除了浪费材料外，会增加成型周期，容易产生气泡、缩孔等缺陷，其中以PE 材料作参考为例，推荐壁厚在0.6—3.2 mm[6]。

图5 顺丰·丰BOX

图6 共享酒品包装设计

图7 ZERO BOX 插拔式锁扣

图8 快递宝一次性扎带

图9 信号报警原理

3.2 可适配内结构设计

可适配结构也称自适应结构，指能够适应不同尺寸及多种形态的产品并能提升包装的缓冲性能和适用容错率的结构形式。在设计上，首先，包装的适配部件要以不影响产品放置为前提，尽量少的改变体积结构。其次，包装内结构应尽量以通用性为原则，提升应用维度和操作效率。可适配内结构设计的优势体现在：第一，可以缓解装卸、分拣以及配送等环节的外力震压，减少产品在运输流程中受到二次损坏。第二，可以提升多尺寸快递包装的使用效率，减少不必要的包装浪费。可适配内结构设计主要分为充气式适配结构、弹性绷带适配结构和螺旋升降适配结构3 种类型。

3.2.1 充气式适配结构 充气式适配结构是通过气囊中的空气来缓和外界的物理冲击力，从而达到保护产品的结构形式，能根据内装物体积与形态大小来适配缓冲气囊的保护范围，以实现包装最佳减震减压效果，如图4所示。充气式共享包装设计在箱体内嵌入气囊，并在定压充吸气设备的辅助下对气囊实现定压充气，使气囊能够和商品充分贴合。充气式适配结构在设计中需要注意两点：一是气囊材料的厚度不宜过薄，以免物流过程中发生尖锐物划破的情况。二是应控制充气口的数量和充气时长，以免在充气步骤浪费过多时间。

3.2.2 弹性绷带适配结构 弹性绷带适配结构是指产品通过包装内部两端的魔术贴布相交从而达到固定作用的结构形式，其特点是利用绷带可伸缩的特性，固定产品的移动范围，减轻产品破坏几率。如图5 所示，顺丰速运使用的可循环快递包装箱——“丰·BOX”使用的就是可调节松紧的魔术贴布来固定产品，由于其可固定的范围较大，可以适应非常规形状的产品的运输。

3.2.3 螺旋升降适配结构 螺旋升降适配结构指通过螺旋调节旋钮的高低控制大小以固定产品的形式。如图6所示，共享酒品包装设计是针对酒品行业的运输包装，它能适配不同高度的瓶型、多种口径尺寸、不同大小瓶底。通过改变传统酒品包装的结构，内置一个螺旋可升降调节旋钮，可快速旋转升降来控制包装内空间的大小，使不同尺寸的酒品在包装内保持稳固。螺旋升降适配结构设计具有一定的局限性，在设计时还应充分考虑其他领域产品的运输。

可适配内结构的设计关键包括两个方面：一是设计时需注意测试结构的稳固性，尤其是运输特殊产品时，避免出现共振现象。二是适配部件的封合牢度和间隔距离应根据产品大小、重量、表面是否有棱角等来确定，充气缓冲结构可采用多层聚乙烯薄膜与高强度、耐磨损的尼龙布作为缓冲的表面材料，不仅能延长其使用寿命，还可回收利用，并且克服了一般气垫薄膜因所充气体受周围气温的影响而热胀和冷缩的缺点[7]。

3.3 显窃启辅助结构设计

显窃启设计指只能通过打开或破坏结构上设置的显示物或障碍物才能取出内部产品的一种安全设计形式，当显示物或障碍物被破损即会留下开启凭证，提供防伪功能。显窃启包装技术因包装材料、销售方法、容器结构、内容物的不同有很大区别，具有多样化特征[8]。在设计上，首先，显窃启辅助结构设计应以人性化为原则，开启方式应简洁易懂，易于操作。其次，针对不同领域的产品应设计相对应的显窃启辅助结构，例如，针对珠宝、艺术品等领域的贵重物品的包装中加入智能辅助设备，增强实时监管能力，提高安全性能。显窃启设计的优势主要体现在：第一，具有单次破坏性的特点，可以直观地判断外包装开启前是否被开启，便于配送员与消费者辨别。第二，可以保证产品在流通过程中不被调换，有效避免以假乱真的现象。显窃启辅助结构设计可以分为破坏式辅助结构和信号报警辅助结构两大类型。

3.3.1 破坏式辅助结构 破坏式辅助结构是通过放置一次性的安全部件防止产品被开启的结构，安全部件具有使用方便、成本低廉的特点，主要分为插拔式锁扣和一次性扎带。插拔式锁扣应用于灰度环保科技有限公司设计的ZERO BOX 循环环保箱上，特殊锁扣环保可降解，如图7 所示，锁扣通过箱体环形圈后插入箱体盖中央的空隙，并向下90°按下即可完成封箱。

自锁式尼龙扎带具有止退功能，扎紧后无法解开，具有绑扎快速、绝缘性好、自锁禁固等特点。如图8 所示，由丰和物联设计的快递宝使用的一次性扎带在锁扣印上了二维码，当前存放的内载物信息都可以通过扫描二维码获得。

3.3.2 信号报警辅助结构 信号报警辅助结构是通过包装内搭载的传感器、智能软硬件设备从而实现包装处于不安全状态时向消费者发送报警信号的形式，其特点是通过动态二维码保证箱体内产品安全。优势在于通过与手机互联，实时监控产品状态，最大限度地确保用户寄件物品的安全与隐私，因此，可应用于价值较高的贵重物品。如图9 所示，手机扫描包装显示屏出现的实时二维码后可以获取包装的相关信息，自动向云端服务器发送该包装请求开锁的信息。服务器接收消费者请求信息后进行确认并发送开锁命令。手机蓝牙接收服务器的开锁指令后，将开锁命令也称为开锁密钥传输至包装门锁芯片，芯片接收信息并确认，最后通过电路控制锁芯执行开锁动作。

显窃启辅助结构的设计关键包括3 个方面：一是破坏式辅助结构可以充分考虑新型材料，例如在外力作用下会变色的塑料薄膜，膜上涂有不同波长的反射干涉涂层和只需用手电光或对着明亮光线即可辩明错动位置的新型光纤封条等[9]。二是破坏式辅助结构由于其具有一次性的特性，因此更多应用于快消产品中，设计时应找准产品定位与消费需求。三是信号报警辅助结构的成本相对于其他结构成本较高，操作较复杂，对于大部分企业来说大量购入所需成本较高，在应用时可以考虑改进其模式，采用租赁模式就可以随用随租随还，无需过多存储，减少企业在包装上的高额投入，从而实现资源节约化、方式灵活化。

4 结语

“新限塑令”提出后，如何治理塑料污染是中国可持续发展的重点，共享包装在一定程度上缓解了快递业包装废弃物治理的压力，为解决电商物流与生态发展提供了方案。在结构设计上能最大限度地节约制造成本并提高利用效率，也是未来共享包装的主要发展方向。因此，要满足电商包装的基本功能需求，也要提升回收利用效率，降低环境使用成本。对于共享包装的发展趋势，设计上还需要结合材料、技术、模式等多方面要素，进行跨界融合，创造更大的社会经济效益，进一步启发人们对未来包装形式的学习与探索。