一种可适用自动装箱的循环包装箱的设计和制作

冯仁宇 徐铿 胡晔 曹静驰 冯璐

摘  要：该文研究了一种可适用于自动装箱机，且可多次循环使用的包装箱的设计和制作工艺。以聚丙烯复合材料为箱体材料，板材采用蜂窝板，压痕采用双压线方式。通过上机测试，可解决其他塑质包装箱在自动装箱时遇到的压舌不到位的问题。经连续10次上机和循环利用，通过上机效果、耐破强度、边压强度、戳穿强度、粘合强度、抗压强度等指标的测试，结果皆优于瓦楞纸包装箱。

关键词：自动装箱   聚丙烯复合材料   双压线   循环利用

中图分类号：J524                            文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）08（b）-0053-04

Design and Manufacture of a Circulating Packing Box Suitable for Automatic Packing

FENG Renyu   XU Keng   HU Ye   CAO Jingchi   FENG Lu

（Shanghai Tobacco Group Co.， Ltd.， Shanghai， 200082 China）

Abstract： This paper studies the design and manufacturing process of a packaging box which can be used for automatic packing machine and can be recycled for many times. Polypropylene composites are used as box material， honeycomb plate is used as plate， and double indentation method is used for indentation. Through the machine test， it can solve the problem that the pressure tongue of other plastic packing cases is not in place in the automatic installation. After 10 consecutive times of loading and recycling， the test results of loading effect， breaking strength， edge pressure strength， puncture strength， bonding strength， compressive strength and other indicators are all better than corrugated box.

Key Words： Automatic packing; Polypropylene composites; Double pressure line; Recycling

黨的“十八大”提出，建设生态文明必须着力推广绿色发展、循环发展、低碳发展，要发展循环经济，促进生产、流通、消费过程的减量化、再利用、资源化，要推动资源利用方式根本转变，要更多依靠节约资源和循环经济加快转变经济发展方式[1]。随着我国对绿色环保的日益重视，以及电子商务的蓬勃发展，数量巨大的包装物对环境的影响受到企业、政府、消费者等领域的广泛关注[2]。

2013年6月5日，国家烟草专卖局印发通知，决定在行业工商企业间开展卷烟包装箱循环利用工作。通知指出，随着行业现代物流建设深入发展，工商企业间卷烟运输及仓储设施条件进一步完善，卷烟包装箱在商业流通环节开箱分拣后依然具备循环利用的条件。开展卷烟包装箱循环利用，能够展示行业良好社会形象，对促进行业可持续发展具有重要意义。该通知明确，到2014年，纸质卷烟包装箱循环利用工作要形成一套成熟、规范的工作制度和运行机制，同省（区、市）循环利用达到50%以上规模;到2015年，接壤省份纸质卷烟包装箱循环利用达到50%以上规模，电子标签（RFID）卷烟包装箱在行业批量投入使用;随之要加快全行业范围内卷烟包装箱跨省（区、市）循环利用[3]。

传统的纸质包装箱存在易损坏、循环利用难、资源消耗大等缺点，社会循环利用的内在意识和外在条件也有待提升，因此开发一种可循环利用的塑质包装箱来替代纸质包装箱是目前迫切的需求。该包装箱是以聚丙烯复合材料为原料，以聚丙烯蜂窝板材为基材，通过特殊的双压线工艺，其具有箱体恢复性好、耐破强度高、边压强度高、戳穿强度高、粘合强度高、抗压强度高等特点，既解决了其他塑质包装箱不适用自动装箱的问题，又解决了纸质包装箱无法循环利用的问题。其无论在经济效益方面，还是在环保方面，都明显优于其他塑质包装箱和纸质包装箱[4-5]。

1  包装箱的设计

1.1 总体设计

包装箱设计示意图见图1，包括包装箱和箱盖（1），其特征在于：所述包装箱包括箱体和内箱（2），所述箱体为空腔结构，所述箱体包括侧板和底板（3），所述侧板包括第一侧板（4）、第二侧板（5）、第三侧板（6）和第四侧板（7），所述第一侧板（4）、第二侧板（5）、第三侧板（6）和第四侧板（7）之间以及侧板与底板（3）和箱盖（1）之间通过一次性模切成型，所述内箱（2）设置在箱体内，所述内箱（2）包括置物箱（8），所述置物箱（8）为空腔结构。其特征在于：所述第一侧板（4）、第二侧板（5）、第三侧板（6）、第四侧板（7）、底板（3）和箱盖（1）皆为聚丙烯蜂窝板，所述聚丙烯蜂窝板为PVC、PET、PP塑料片材叠合而成的蜂窝状材料。

1.2 设计特点

压舌在成型时采用单、双压线混搭设计，可以避免在自动装箱过程中出现压舌错位等情况，双压线设计图见图2。

2  包装箱制作工艺

包装箱的制备工艺流程为：使用拥有自热功能模切机对聚丙烯蜂窝板进行加压、加热，对片状的聚丙烯蜂窝板的特定位置形成压痕，经过一次性模切成型后，再把需要焊接贴合的第三侧板（6）和第四侧板（7）重合，用加热贴合机进行焊接，把贴合完成的包装箱沿双压痕线处折叠，即完成[6]。

3  材料和方法

3.1 材料

3.1.1 聚丙烯蜂窝板

为多层共挤中空板材结构，采用聚丙烯材质，其整体结构横切面为梯形结构，竖切面为蜂窝状圆形结构。

3.1.2 循环包装箱

以聚丙烯蜂窝板为原料，经自热功能模切机对聚丙烯蜂窝板进行加压、加热，对片状的聚丙烯蜂窝板的特定位置形成压痕，经过一次性模切成型后，再焊接成型的循环包装箱。

3.1.3 测试设备

耐破度测试仪;边压式压缩试验仪;压缩试验仪;戳穿强度测试仪;压缩试验仪;压力试验机。

3.2 方法

准备60只循环包装箱样品，测试自动装箱和包装性能，待回收后每次抽5只回收的包装箱测试包装箱的各项强度指标，连续回收测试10次。耐破强度的测试方法《GB/T 6545-1998》、边压强度的测试方法《GB/T 6546-1998》、戳穿强度的测试方法《GB/T 2679.7-2005》、粘合强度的测试方法《GB/T 6548-2011》、抗压强度的测试方法《GB/T 4857.4-2008》。

4  循环回收强度测试结果与讨论

4.1 循环包装箱上机测试结果

通过在自动装箱机上测试不同循环回收次数的包装箱，上机效果见表1。

4.2 循环包装箱耐破强度、边压强度、戳穿强度、粘合强度、抗压强度测试结果

通过对比纸箱和循环包装机回收后测试耐破强度、边压强度、戳穿强度、粘合强度、抗压强度，纸箱测试结果见表2，循环包装箱测试结果见表3，循环包装箱单因素方差分析见表4。

从表2中数据可以看出，上述各项指标中，纸箱在回收2次后，戳穿强度下降至9.6 J，已经无法达到标准中数据≥10.0 J的标准，无法再次使用。

从表3中数据可以看出，上述各项指标在连续测试回收10次，其耐破强度、边压强度、戳穿强度、粘合强度、抗压强度指标都大于计数指标要求。

通过表4中数据和表5中数据可以看出，通过单一因素方差分析，循环包装箱在循环利用过程中测试数据无显著差异。

通过上述上机性能及纸箱和循环包装箱的各項强度指标测试，循环包装箱上机性能在连续10次回收成功率皆≥95%以上。纸箱回收后各项强度指标测试在连续回收2次后纸箱强度将低于技术验收标准，而无法使用，循环包装箱回收后各项强度指标测试在连续回收10次后指标皆高于验收标准。循环包装箱具有纸箱无法对比的挺度和回收效果的优点。

4.3 循环包装箱优缺点

循环包装箱的优点：可适用自动装箱机、恢复性好、耐破强度高、边压强度高、戳穿强度高、粘合强度高、抗压强度高、可多次回收等。

循环包装箱的缺点：单次成本高于纸箱、需专业回收等[7]。

5  结语

通过循环包装箱的回收后上自动包装机测试。结果表明，循环纸箱在在连续回收10次，开箱包装性能成功率大于95%。

通过对比纸箱和循环包装箱的回收后耐破强度、边压强度、戳穿强度、粘合强度、抗压强度指标的测试结果。结果表明，纸箱的回收尺寸最大为1次，循环包装箱可实现回收10次以上。循环包装箱可实现的循环次数实际可实现次数，待需要研究。

参考文献

[1] 李菁，张霖.卷烟包装箱循环利用应用研究[C]//中国烟草学会.中国烟草2013年学术年会论文集.2013：7.

[2] 新昌，肖文飞，韩霖，等.可折叠可循环复用的快递包装箱：206813545U[P].2017-12-29.

[3] 郑鹏.烟草卷烟包装箱循环利用研究[D].大连：大连交通大学，2016.

[4] 张楠.卷烟包装箱分类捆绑操作台装置研究与应用[J].装备维修技术，2020（2）：355-356.

[5] 尹静.论卷烟包装机设备的维护及保养[J].广西质量监督导报，2020（1）：135.

[6] 竺炜，王可.基于EasyDL提升回收卷烟包装箱效率的功能实现[J].数字技术与应用，2021，39（4）：125-127.

[7] 李家斌，何世伟，胡红春，等.卷烟包装箱回收物流系统调度优化模型[J].中国烟草学报，2018，24（3）：106-112.