綠色包裝及其設計 海爾集團技術研發中心 ( 青島市海爾路1號 266101) 尹鳳福 喻子達 劉振宇 隨著經濟的發展和人們消費水平的提高，包裝業已經形成了一個完整的工業體系，并以驚人的速度向前發展。2000年，我國包裝工業的產值已經增加到2200億元以上，預計到2005年，全國包裝工業總產值可達3200億元。據有關資料報導，全球包裝行業的工業總產值已達6000~7000億美元，占全球GDP的2%左右，包裝業已排在世界前十大行業之列，因此，產品的包裝已經成為人們生活和世界貿易往來不可缺少的一個重要部分。但是，伴隨著各類包裝工業的迅猛發展，大量產生的包裝廢棄物，及包裝材料和包裝生產過程的污染，也變得越來越突出。因此，要求改變當前現狀的綠色包裝及其設計也就應運而生，綠色包裝運動正在從發達國家向全球范圍內迅速擴展。 1 綠色包裝 綠色包裝是指在產品包裝的全生命周期內，既能經濟地滿足包裝的功能要求，同時又對生態環境不產生污染，對人體健康不產生危害，能夠回收和再利用，滿足可持續發展要求的包裝物質。在傳統包裝的產品保護、盛裝與劃分、信息傳達、促銷增值等主要功能之外，綠色包裝特別強調了環境協調性，當前環境協調性逐漸成為了衡量包裝性能好環的一個主要指標，它要求實現包裝減量化(Reduce)、重復利用化(Reuse)、循環利用再生化(Recycle) ，即通常的3R原則。此外，還要求包裝物對人體和生物無毒無害、廢棄后可降解等。 2、綠色包裝國際法規 1978年后，歐洲工業發達國家為發展綠色經濟，首倡在國際貿易中逐步推行產品包裝的“綠色標志”，以保護環境，發展綠色包裝工業。凡標有“綠色標志”者，表明該產品包裝從生產到使用，從消費至最后回收利用均符合環境保護的要求。一個產品包裝只有取得了某國的環境標志，才能獲得進入該國市場的“通行證”。1986年以后，歐盟一些國家又相繼頒布了《包裝廢棄物處理法》等有關綠色法規，嚴格禁止不符合環境要求的包裝入境。1991年歐盟發布了《包裝／包裝廢棄物指令》。 1992年6月，聯合國在巴西里約熱內盧舉行聯合國環境與發展大會，有116位國家首腦、172個國家8000多名代表參加，在《里約宣言》中明確提出了可持續發展的戰略。由此使得綠色包裝的立法，又進入了一個嶄新的、以強調與環境和諧發展的、適應生態環境的階段。 在《里約宣言》之后，1994年12月，歐盟又針對進口產品包裝的環境與發展的要求，發布了有關包裝及包裝廢物管理的《包裝指南》第94／62／EC號指令，指示成員國按要求實施法令。從1998年1月1日起只有符合各項主要規定的包裝商品方可在歐盟市場上銷售。指令中還包括包裝廢棄物的回收和再用，生產者和銷售者對包裝廢棄物所產生的環境影響負起責任，實現包裝廢棄物的有效回收利用和污染預防。這一法令的實行為各國廠商如何處理產品與包裝提出了更為明確，也更為嚴格的要求。 1996年1月起，國際標準化組織ISO先后推出了“ISO14001環境體系”、“ISO14014環境標志”、“ISO14026壽命期評估”等等系列國際標準，對發展綠色經濟，規范包裝，促進綠色包裝發展起到了十分積極的作用。經過幾年的實踐證明，世界各國廠商已開始慎重考慮包裝設計和材料選擇，力求在滿足包裝對產品的保護性、廣告性、說明性的同時，增加其環保性能，減少浪費，降低包裝成本。與此同時，世界貿易組織(WTO)、“綠色和平國際”(GP)、“國際品牌聯盟”(IBF)、各地民間環保組織NGO等等也強調環境與發展、產品／包裝廢棄材料的回收和再生資源利用。 2003年2月，歐盟公布了歐洲議會和歐盟部長理事會共同批準的《關于在電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令》（ Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment,即RoHS指令）。該指令要求自2006年7月1日起在歐盟市場禁止銷售含有鉛、汞、鎘、六價鉻、聚溴二苯醚和聚溴聯苯6種有害物質的電子電氣設備，同時對產品包裝中的六類有害物質作了限制。 3 綠色包裝及設計的原則 綠色包裝良好的環境協調性已經得到了社會的廣泛認可，但是怎樣才能實現綠色包裝？合理的包裝結構設計是實施綠色包裝的重要前提和條件，它對包裝的整個生命周期環境影響起著關鍵性的作用。實際應用中，可按照以下幾個方面來考慮： 3.1．通過合理的包裝結構設計，提高包裝的剛度和強度，節約材料。 包裝的基本功能就是實現對產品在運輸過程中的保護。因此，包裝的結構應避免對產品結構產生不利影響，保證包裝具有足夠的剛度和強度。合理的包裝結構設計不僅可以保護產品，而且還會因為包裝強度和剛度提高，降低對二次包裝和運輸包裝的要求，減少包裝材料的使用。例如對于箱形薄壁容器，為了防止容器邊緣的變形，可以采用在容器邊緣局部增加壁厚的結構形式提高容器邊緣的剛度；為了減小容器側壁的翹曲變形，可以采用瓦楞狀的結構；為了防止或減小容器底部的變形，可將平板形狀改為球面或拱形曲面。采用上述結構后，即可滿足要求又可減小壁厚，達到節省材料的目的。 DEC公司的研究表明，增加其產品的內部結構強度，可以減少54％的包裝材料，降低62％的包裝費用。 3.2．通過合理的包裝形態設計，節約材料。 包裝形態的設計取決于被包裝物的形態、產品運輸方式等因素，包裝的形態與結構是互相制約互相聯系的，而不同的包裝形狀對應的材料利用率也是不同的，合理的形狀可有效減少材料的使用，這些形狀主要包括球形、立方形和圓柱形。 在各種幾何體體積相同的情況下，球形體的表面積最小。換言之，當我們需要用最少的表面材料來包裹最多的物品時，球體就是最佳的選擇。根據這個原則，在包裝設計時首先考慮到的幾何結構包裝應該是球體，這樣可以最大限度地節約原材料。商品包裝中使用球體的實例不勝枚舉，例如球形的酒瓶、香水瓶等。 方形包裝主要有長方形和立方形，這其中也存在表面積最小的問題。在同樣體積的情況下，長方體的表面積要比立方體的表面積大，這說明在方形包裝結構中，立方體的結構應作為首選。例如，以香煙包裝為例，其包裝是典型的方形包裝，這種十盒為—條的香煙包裝已經是司空見慣了，但仔細分析后就會發現可改進之處。這種沿用了幾十年的香煙包裝．長度27.5 cm、寬度5 cm，如果將長度縮小為12.5cm，寬度為11 cm（高度為9 cm），這時需要包裝材料的表面積為349 cm2，而原包裝設計所需要的包裝材料面積為430 cm2，兩者的面積差為81 cm2，兩者對比可知，改進后的包裝將節省23.2％ 的材料，經濟效益是非常明顯的。 由于球形包裝在儲存和運輸過程中不易放置，因此在許多場合下，與球形近似的圓柱形包裝結構就成為一個折中的選擇，例如各種油桶、漆桶、飲料罐等。決定圓柱形包裝材料消耗的要素是圓柱的半徑和高。計算表明，當圓柱形的高度是半徑的2倍時，其表面積最小，也就是說當圓柱形的高度與直徑相等時，最節省材料。 3.3 從材料的優化下料出發，實現節省材料 板材下料是許多企業的生產實際問題，不同規格、不同數量零件的合理套裁可提高材料利用率。在由大塊包裝材料切割分離成小塊材料的過程中，不同的材料組合利用工藝，結果是大不同的，這實際上就是最佳的下料問題。合理的板材下料組合，可達到最大的材料利用率。 在生產實際中，不同規格零件的套裁具有成千上萬種的排列組合，用人工尋求最佳下料方案往往是費時費力，隨著計算機硬件及軟件技術的發展，已經出現了能有效地解決各種板材合理套裁問題的軟件。這類軟件操作簡便，只需輸入原材料規格及各種零件的尺寸、數量，即可得到優化的下料方案，然后以工藝方案清單和成套下料工藝圖紙的形式顯示、打印出來。 3.4．避免過度包裝。過度包裝是指超出產品包裝功能要求之外的包裝。豪華月餅、保健品和某些藥品的過分包裝乃至欺騙性包裝就是典型的過度包裝。當前，這種過度包裝現象在禮品、保健品和食品等行業是很嚴重的，這種浪費嚴重的奢華包裝是與綠色包裝相對立的，為了避免過度包裝，可從以下幾個方面的措施入手。 (1)減少包裝物的使用數量。在滿足包裝功能的前提下，節省資源。其方法可以歸納為兩種，即控制單位產品包裝容器數量和利用批量包裝代替單獨包裝。 化妝品和牙膏通過采用增大瓶蓋的辦法，使其可以直接放在貨架上展示，從而可省去外面的紙殼包裝，這是控制單位產品包裝容器數量的一個實例。此外，還可適當增加包裝容器的附加壁層，從而避免使用填充物；利用大容器代替小容器使得在包裝相同數量的物品時減少包裝物的消耗等。 利用批量包裝代替單獨包裝，或直接將商品運送到使用觀場又是減少包裝物使用數量的一種方法。這方面散裝水泥是一個典型例子。據統計，每銷售一萬噸散裝水泥可節約袋紙60噸，造紙用木材330立方米，電力7萬度，煤炭111.5噸，減少水泥損失500噸，綜合經濟效益十分顯著。 （2） 盡可能減少材料的使用。在滿足一般包裝功能和外觀要求的條件下，盡量減少材料的使用。香煙包裝的例子已經給出了很有說服力的具體數據，減少材料的使用會帶來很多益處，首先最直接的就是減少了原材料的成本及加工制造成本，其次減少了裝卸和運輸的成本，更進一步也減少了包裝廢棄后的回收再利用和處理成本。許多食品在精美的包裝盒外面，特意在包裝盒外面增加了一層塑料薄膜，從綠色包裝角度而言，這層薄膜對于完成產品的包裝功能是不必要的，而且在打開包裝后，這層塑料薄膜就成為了垃圾，往住被隨意丟棄。 （3） 選擇合適品質的包裝材料，在滿足一般包裝功能和外觀要求的條件下，應該盡量避免使用不必要的高品質包裝材料，摒棄奢華之風。例如在瓦楞紙板滿足要求的情況下，盡量避免利用純白卡紙等高級紙板制作外包裝紙箱。因為紙的質量和性質與原料有很大關系，高品質的紙是以纖維長、雜細胞少、灰分含量低的木材作為紙漿原料的，而低品質的紙是以稻草或廢紙作為紙漿原料的。 3.5，通過合理的包裝結構設計，避免包裝物的隨意丟棄，避免使用由不同材料組成的多層包<