小家電包裝以紙代塑和減量降本實踐應用研究

■文/顧金輝

（上海天祥質量技術服務有限公司，上海 200233）

0 引 言

隨著人們生活水平的不斷提高，公眾的環保意識隨之提升。為應對塑料包裝材料“白色污染”問題，各個國家陸續實施“禁塑令”或“限塑令”，從供應端上減少塑料包裝制品的使用，從而降低由其帶來的塑料垃圾數量。世界各大跨國公司或知名品牌企業都紛紛加入這一環保潮流，擔負起自身的社會責任，為綠色環保可持續發展事業貢獻自己的一份力量。本文通過介紹一個具體的“以紙代塑”案例，探討在實施環保優化項目過程中如何幫助客戶找到最合適的替代材料，同時實現降本增效目標。

1 案例分析

某全球知名家電品牌企業（以下簡稱“M企業”）制定了產品包裝的綠色環保戰略，對該品牌旗下的所有產品的包裝方案進行升級換代，用紙質包裝袋、卡紙、瓦楞紙襯墊或紙漿模塑等綠色環保材料替換現有產品包裝中的塑料制品，如塑料袋、塑料格擋、泡沫襯墊等。這就是我們常說的“以紙代塑”。

目前，M企業推出的家用空調扇已在全球市場熱賣，每年都有較高的銷售量。收到M企業寄來的樣品后，經過簡單的開箱檢查以及重新包裝裝配，進一步了解了M企業的現有方案，如圖1、圖2所示。

圖1 空調扇樣品包裝開箱圖

圖2 空調扇包裝內部示意圖

對現有包裝產品進行研究，并走訪了M企業設在馬來西亞新山市的工廠，與該項目負責人面談，經多次會議溝通及反復討論，最終確定對包裝袋、內襯結構和過濾器附件袋進行優化改進。

（1）包裝袋。用環保材料制造的包裝袋取代原有的EPE珍珠棉包裝袋（圖2中的白色袋子），以實現“以紙代塑”目標。

（2）內襯結構。優化現有包裝內部的瓦楞紙襯墊結構，減少包裝材料的使用量，實現節省成本目標。

（3）過濾器附件袋。用鋁箔袋替換過濾器附件部分的普通塑料袋，以提升過濾器功效。

明確了項目的具體內容和目標之后，著手制定相關的工作流程和成果匯報形式。

2 案例改進

2.1 包裝袋的優化改進

2.1.1 環保包裝袋的選配

對目前市場上的常用環保包裝袋進行調研，選取以下3種環保包裝材料進行驗證。

（1）高強度包裝紙。該材料在市場上比較常見，性價比較高，有望達到客戶要求，但主要難點在于能否找到合適克重的包裝紙。如果克重較低，其材料厚度較薄，強度達不到要求，就極容易在包裝或運輸過程中破損。一般來說，該材料的克重在8～30 g/m2之間，而綜合性價比最佳的是克重為60 g/m2的包裝紙，如圖3所示。

圖3 高強度包裝紙

（2）全棉無紡布。由該材料制作的包裝袋手感較好、外觀時尚，一般用于較高檔的產品，如手機、筆記本等。但是，原料價格和加工成本都很高，不能滿足降本要求，因而未能選中該材料，如圖4所示。

圖4 全棉無紡布

（3）隔離紙或者離型紙。該材料外觀漂亮、價格可以接受，但硬度較高，不易制成包裝袋，況且材質較硬的包裝袋很可能在包裝作業中磨損或劃傷空調扇表面，因而在打樣測試后最終放棄對該材料的選用，如圖5所示。

圖5 隔離紙或離型紙

2.1.2 打樣測試

尋找合適的包裝材料供應商，分別對以上3種材料進行打樣測試。打樣效果如圖6、圖7、圖8所示。

圖6 高強度包裝紙袋打樣圖

圖7 全棉無紡布袋打樣圖

圖8 隔離紙/離型紙袋打樣圖

同時，還對3種材料的綜合性能進行了綜合分析和樣品測試（見表1），最終選定了高強度包裝紙袋替代原先的EPE珍珠棉袋。這個改變可以大大降低產品的包裝成本，同時也能基本滿足客戶的防塵防污要求，對品牌形象也有一定的提升。

表1 新環保材料性能指標綜合比較

2.2 內襯結構的優化改進

2.2.1 頭部的改進

對保護空調扇頭部的內襯結構（即頭部）進行改進設計，包括對原包裝方案中的瓦楞襯墊部分作相應的結構優化設計，以達到降低包裝成本的目的；在保證外箱尺寸不變的前提下，對空調扇頂部和中部的瓦楞紙襯墊實施全新的設計方案。原空調扇包裝的頭部緩沖結構如圖9所示。

圖9 原有頭部襯墊緩沖結構圖

在原頭部內襯結構設計中，內襯物與空調扇頭部是線性接觸，不能很好地與產品頂部的圓弧外形相匹配，在運輸包裝測試過程或實際物流運輸中會存在較大的破損風險。因此，優化方案將接觸面改成與產品弧度相接近的曲面，從而達到更好的緩沖效果。新結構可以有效地增強保護作用并降低包裝材料的用量。具體如圖10和11所示。

圖10 新包裝頭部緩沖部分

圖11 新包裝頭部緩沖部分結構圖和三維立體效果圖

原頭部內襯結構需要使用0.35 m2的瓦楞紙板，新結構只需要使用0.22 m2的瓦楞紙板，相對減少了37%的瓦楞紙板用量。同時，在操作方面，新結構更容易折疊成型，有效提高了包裝的操作效率。

2.2.2 中部的改進

對保護空調扇中部的內襯結構（即中部）進行改進設計。原中部緩沖結構內部是用切斷邊，在與產品接觸時較容易發生剮蹭，同時對新改用的高強度包裝紙產生較大的切斷和劃破風險。針對此問題，在新結構中運用折邊（紙板翻折）概念，有效地解決了上述問題。原結構與新結構的設計對比如圖12、13所示。

圖12 原中部緩沖結構（a）與新中部緩沖結構（b）的比較之一

圖13 原中部緩沖結構（a）與新中部緩沖結構（b）的比較之二

在新內襯結構設計過程中，充分考慮了如何降低材料的使用量。原中部緩沖結構需要0.65 m2瓦楞紙板，而新結構只需要0.42 m2瓦楞紙板，相對減少了35%的瓦楞紙板用量。此外，在后續測試結果中證實，新結構的強度比原結構更高。

這樣，整個內補結構的改善全部完成，內部新包裝方案的整體效果如圖14所示。

圖14 新包裝三維立體效果圖

2.3 過濾器附件袋的優化改進

根據客戶的反饋意見，原塑料袋方案不能很好地阻隔過濾器中的活性物質與空氣接觸，容易氧化失效。因此，將空調扇過濾器上的塑料袋改成鋁箔袋。采用高阻隔性的鋁箔袋方案后，極大地提高了包裝袋的阻隔性，保證了過濾器的功效。改進前后的方案對比如圖15所示。

圖15 空調扇過濾器的塑料袋方案（左）與鋁箔袋方案（右）的比較

3 測試驗證

客戶對所有包裝方案都有一套嚴格的運輸包裝測試標準和要求，需要對實際的成品實物樣進行實驗室測試，只有測試通過后，方會認定包裝方案的可行性。以下分別對部分重要測試項目進行介紹。

3.1 隨機振動測試

在改善整個新的包裝方案過程中，客戶對空調扇本體的表面剮蹭有嚴格的要求，而隨機振動測試可以有效驗證這方面的性能。客戶要求的隨機振動測試標準中需要使用的振動頻譜如表2所示。

表2 隨機振動頻譜

同時，分別對包裝箱的3個面進行180 min加強的隨機振動測試，再分別進行30 min的定頻測試，定測試頻率為4.9 Hz。振動測試過程如圖16所示。

圖16 隨機振動（3個面）

3.2 跌落測試

通過跌落測試可以評估內襯結構設計對產品的有效保護性能。在跌落測試中，測試高度設定為1 000 mm，按照1個角部、3條楞邊和6個面的順序，依次進行跌落測試。部分測試場景如圖17所示。

圖17 跌落測試場景

整套測試完成后，還須開箱檢驗內部的結構和產品狀態，查驗產品和包裝件是否都處于比較完好的狀態，空調扇在通電后是否正常工作，產品表面是否存在明顯的剮蹭或者變形，等等。整體過程測試的部分照片如圖18所示。

圖18 測試完成后的檢驗圖示

3 結 語

在整個項目的設計改進過程中。筆者認為，以下幾點需要注意。

（1）要弄清楚什么才是客戶改善的期望或要達到的目的。客戶需要取得什么樣的改善效果？為什么需要做這些改善？改善部分能否落地？這些問題在項目實施過程中都必須時刻銘記。

（2）市場調研和打樣測試都是極為重要的工作內容。只有對市場上的新型包裝材料進行詳盡調研，才能找到合適的供應商，拿到合適的樣品。拿到樣品后必須進行打樣和測試，這樣才能弄清楚這個新材料是否適合客戶的產品定位。

（3）環保可持續發展的包裝材料越來越受到客戶的青睞，減少包裝材料的使用量，降低包裝的加工成本也是所有客戶的共同追求。環保技術的提供者必須時刻關注客戶的核心訴求，不斷提升設計能力和開展可行性研究，為客戶提供性價比最高的解決方案。