小家电包装以纸代塑和减量降本实践应用研究

■文/顾金辉

（上海天祥质量技术服务有限公司，上海 200233）

0 引 言

随着人们生活水平的不断提高，公众的环保意识随之提升。为应对塑料包装材料“白色污染”问题，各个国家陆续实施“禁塑令”或“限塑令”，从供应端上减少塑料包装制品的使用，从而降低由其带来的塑料垃圾数量。世界各大跨国公司或知名品牌企业都纷纷加入这一环保潮流，担负起自身的社会责任，为绿色环保可持续发展事业贡献自己的一份力量。本文通过介绍一个具体的“以纸代塑”案例，探讨在实施环保优化项目过程中如何帮助客户找到最合适的替代材料，同时实现降本增效目标。

1 案例分析

某全球知名家电品牌企业（以下简称“M企业”）制定了产品包装的绿色环保战略，对该品牌旗下的所有产品的包装方案进行升级换代，用纸质包装袋、卡纸、瓦楞纸衬垫或纸浆模塑等绿色环保材料替换现有产品包装中的塑料制品，如塑料袋、塑料格挡、泡沫衬垫等。这就是我们常说的“以纸代塑”。

目前，M企业推出的家用空调扇已在全球市场热卖，每年都有较高的销售量。收到M企业寄来的样品后，经过简单的开箱检查以及重新包装装配，进一步了解了M企业的现有方案，如图1、图2所示。

图1 空调扇样品包装开箱图

图2 空调扇包装内部示意图

对现有包装产品进行研究，并走访了M企业设在马来西亚新山市的工厂，与该项目负责人面谈，经多次会议沟通及反复讨论，最终确定对包装袋、内衬结构和过滤器附件袋进行优化改进。

（1）包装袋。用环保材料制造的包装袋取代原有的EPE珍珠棉包装袋（图2中的白色袋子），以实现“以纸代塑”目标。

（2）内衬结构。优化现有包装内部的瓦楞纸衬垫结构，减少包装材料的使用量，实现节省成本目标。

（3）过滤器附件袋。用铝箔袋替换过滤器附件部分的普通塑料袋，以提升过滤器功效。

明确了项目的具体内容和目标之后，着手制定相关的工作流程和成果汇报形式。

2 案例改进

2.1 包装袋的优化改进

2.1.1 环保包装袋的选配

对目前市场上的常用环保包装袋进行调研，选取以下3种环保包装材料进行验证。

（1）高强度包装纸。该材料在市场上比较常见，性价比较高，有望达到客户要求，但主要难点在于能否找到合适克重的包装纸。如果克重较低，其材料厚度较薄，强度达不到要求，就极容易在包装或运输过程中破损。一般来说，该材料的克重在8～30 g/m2之间，而综合性价比最佳的是克重为60 g/m2的包装纸，如图3所示。

图3 高强度包装纸

（2）全棉无纺布。由该材料制作的包装袋手感较好、外观时尚，一般用于较高档的产品，如手机、笔记本等。但是，原料价格和加工成本都很高，不能满足降本要求，因而未能选中该材料，如图4所示。

图4 全棉无纺布

（3）隔离纸或者离型纸。该材料外观漂亮、价格可以接受，但硬度较高，不易制成包装袋，况且材质较硬的包装袋很可能在包装作业中磨损或划伤空调扇表面，因而在打样测试后最终放弃对该材料的选用，如图5所示。

图5 隔离纸或离型纸

2.1.2 打样测试

寻找合适的包装材料供应商，分别对以上3种材料进行打样测试。打样效果如图6、图7、图8所示。

图6 高强度包装纸袋打样图

图7 全棉无纺布袋打样图

图8 隔离纸/离型纸袋打样图

同时，还对3种材料的综合性能进行了综合分析和样品测试（见表1），最终选定了高强度包装纸袋替代原先的EPE珍珠棉袋。这个改变可以大大降低产品的包装成本，同时也能基本满足客户的防尘防污要求，对品牌形象也有一定的提升。

表1 新环保材料性能指标综合比较

2.2 内衬结构的优化改进

2.2.1 头部的改进

对保护空调扇头部的内衬结构（即头部）进行改进设计，包括对原包装方案中的瓦楞衬垫部分作相应的结构优化设计，以达到降低包装成本的目的；在保证外箱尺寸不变的前提下，对空调扇顶部和中部的瓦楞纸衬垫实施全新的设计方案。原空调扇包装的头部缓冲结构如图9所示。

图9 原有头部衬垫缓冲结构图

在原头部内衬结构设计中，内衬物与空调扇头部是线性接触，不能很好地与产品顶部的圆弧外形相匹配，在运输包装测试过程或实际物流运输中会存在较大的破损风险。因此，优化方案将接触面改成与产品弧度相接近的曲面，从而达到更好的缓冲效果。新结构可以有效地增强保护作用并降低包装材料的用量。具体如图10和11所示。

图10 新包装头部缓冲部分

图11 新包装头部缓冲部分结构图和三维立体效果图

原头部内衬结构需要使用0.35 m2的瓦楞纸板，新结构只需要使用0.22 m2的瓦楞纸板，相对减少了37%的瓦楞纸板用量。同时，在操作方面，新结构更容易折叠成型，有效提高了包装的操作效率。

2.2.2 中部的改进

对保护空调扇中部的内衬结构（即中部）进行改进设计。原中部缓冲结构内部是用切断边，在与产品接触时较容易发生剐蹭，同时对新改用的高强度包装纸产生较大的切断和划破风险。针对此问题，在新结构中运用折边（纸板翻折）概念，有效地解决了上述问题。原结构与新结构的设计对比如图12、13所示。

图12 原中部缓冲结构（a）与新中部缓冲结构（b）的比较之一

图13 原中部缓冲结构（a）与新中部缓冲结构（b）的比较之二

在新内衬结构设计过程中，充分考虑了如何降低材料的使用量。原中部缓冲结构需要0.65 m2瓦楞纸板，而新结构只需要0.42 m2瓦楞纸板，相对减少了35%的瓦楞纸板用量。此外，在后续测试结果中证实，新结构的强度比原结构更高。

这样，整个内补结构的改善全部完成，内部新包装方案的整体效果如图14所示。

图14 新包装三维立体效果图

2.3 过滤器附件袋的优化改进

根据客户的反馈意见，原塑料袋方案不能很好地阻隔过滤器中的活性物质与空气接触，容易氧化失效。因此，将空调扇过滤器上的塑料袋改成铝箔袋。采用高阻隔性的铝箔袋方案后，极大地提高了包装袋的阻隔性，保证了过滤器的功效。改进前后的方案对比如图15所示。

图15 空调扇过滤器的塑料袋方案（左）与铝箔袋方案（右）的比较

3 测试验证

客户对所有包装方案都有一套严格的运输包装测试标准和要求，需要对实际的成品实物样进行实验室测试，只有测试通过后，方会认定包装方案的可行性。以下分别对部分重要测试项目进行介绍。

3.1 随机振动测试

在改善整个新的包装方案过程中，客户对空调扇本体的表面剐蹭有严格的要求，而随机振动测试可以有效验证这方面的性能。客户要求的随机振动测试标准中需要使用的振动频谱如表2所示。

表2 随机振动频谱

同时，分别对包装箱的3个面进行180 min加强的随机振动测试，再分别进行30 min的定频测试，定测试频率为4.9 Hz。振动测试过程如图16所示。

图16 随机振动（3个面）

3.2 跌落测试

通过跌落测试可以评估内衬结构设计对产品的有效保护性能。在跌落测试中，测试高度设定为1 000 mm，按照1个角部、3条楞边和6个面的顺序，依次进行跌落测试。部分测试场景如图17所示。

图17 跌落测试场景

整套测试完成后，还须开箱检验内部的结构和产品状态，查验产品和包装件是否都处于比较完好的状态，空调扇在通电后是否正常工作，产品表面是否存在明显的剐蹭或者变形，等等。整体过程测试的部分照片如图18所示。

图18 测试完成后的检验图示

3 结 语

在整个项目的设计改进过程中。笔者认为，以下几点需要注意。

（1）要弄清楚什么才是客户改善的期望或要达到的目的。客户需要取得什么样的改善效果？为什么需要做这些改善？改善部分能否落地？这些问题在项目实施过程中都必须时刻铭记。

（2）市场调研和打样测试都是极为重要的工作内容。只有对市场上的新型包装材料进行详尽调研，才能找到合适的供应商，拿到合适的样品。拿到样品后必须进行打样和测试，这样才能弄清楚这个新材料是否适合客户的产品定位。

（3）环保可持续发展的包装材料越来越受到客户的青睐，减少包装材料的使用量，降低包装的加工成本也是所有客户的共同追求。环保技术的提供者必须时刻关注客户的核心诉求，不断提升设计能力和开展可行性研究，为客户提供性价比最高的解决方案。