■施爱芹 周激扬 Shi Aiqin & Zhou Jiyang
(1.南京林业大学,江苏南京 210037;2.南京农业大学,江苏南京 210095)
随着绿色生产和绿色制造要求的日益提高,家具包装材料的绿色化要求也将会越来越严格。“材料是包装设计中最基本的要素之一,它将直接关系到包装物的整体性功能、经济成本、生产加工方式以及包装废弃物的回收处理等多方面的问题”。因此,材料的选择直接关系到家具包装功能的实现和环境性能。
目前家具市场中的包装材料比较多,目前市场上的家具包装材料比较多,包装管理相对不规范,监管乏力甚至空白,从而导致废弃物量多,包装运输保护不到位,易破损等负面状态[1]。常见的包装容器主体结构材料以瓦楞纸皮,纸箱(主要用于板式家具)和木架(主要用于不可拆装的贵重家具)为主,其中少部分使用的是编织袋(主要用于软家具的包装)和塑料袋。在传统的家具包装中缓冲包装材料还有珠棉,泡沫板,边缘保护器和角保护器(泡沫塑料成型)。甚至稻草,废纸废料等填充材料,某些不能自动降解的材料造成一定的废弃物污染。近些年来,倡导绿色包装的呼声越来越高,家具包装的主要常见材料以瓦楞纸为主,木架,编制袋等材料为辅。缓冲材料中可重复利用的空气垫也开始逐步推广,但常常出现用后即弃,无人回收而不能再利用的状态;另外,一纸成型、自体结构缓冲的瓦楞纸箱结构的设计,推动了包装缓冲材料废弃物的减量化。但由于家具包装废弃物的监管力量比较局限,导致传统的非环保材料在市场上仍较为常见。
在家具木质包装材料方面,由于森林资源减少,用料成本增加,原木材料也较少,主要将一些低成本木料用于木架和木箱的框体装钉,而板材主要以相对成本较低,能够批量化生产的刨花板、密度板等人造木材为主,通常做工粗陋,简单,普遍是以一次性使用为主。因此包装的单次成本仍占据一定的份额,未将材料的性能发挥完全,浪费现象比较普遍。虽然近年来绿色包装的呼声很高,但是相关行业法规的制约和引导仍需加强,污染和浪费现象依然问题不断。
绿色包装材料特指能形成绿色包装物的,对环境无污染负担,对人体健康没有危害并可循环再生、能促进其可持续发展的基础载体物质[2]。
绿色包装材料根据环境保护的具体要求和去向属性可分为三类[3]:
①可循环利用的再生材料:包含纸张、纸板、纸浆塑模、金属、玻璃等。
②可自然风化,回归自然的材料有纸制品,可降解的各类材料及生物合成材料(主要指天然材料),可食性材料等。
③通过焚烧回收能量且不污染大气的材料:包含一些不能回收处理再造的线性高分子材料,网状高分子材料,以及少数复合型材料。
绿色包装材料应同时具备环境性能、使用性能和经济性能三大特征,三者互为协调平衡。低成本材料主要位于A区,高性能材料主要位于B区,天然材料基本位于C区,同时具有高功能性、低经济成本和低环境负荷的位于D区(图1)。绿色包装材料除具备普通包装材料的共性(即保护性、加工操作性、外观装饰性、经济型等),还应具有绿色的特性(即良好的环境性能、资源性能、减量化性能、回收处理性能等)这就要求在整个生命周期循环过程中,对环境无污染和负担,形成真正的绿色循环。
一般来说,A区低成本材料主要适用于易耗包装,绿色低成本包装材料主要是一些成本较低的纸和纸板,可食性材料,天然材料等。B区的高性能材料主要有金属、玻璃、陶瓷、木塑复合材料、复合高性能纸(包括特殊处理的瓦楞纸、蜂窝纸、防水纸、纸钢等)等造价较高的包装材料,适于重复使用、反复利用;C区天然材料特指没有被加工或不需加工便可以使用的天然材料,主要含括麻、木、竹、藤等植物材料[4],这类绿色环保,但性能,纯度差异大,形状与数量上很受限,时间和地域差别明显。具体而言,异地区的出产偏差值较大,或者产地局限于少数地区。发达国家包装制度严格限制天然材料。主要是考虑到天然材料的病虫害防治,美国就明确禁止将稻草用作包装材料。因此,对出口包装材料的要求则更为严格。D区成本低、天然降解、性能较高,是经过处理的天然材料,能够避免纯天然材料防虫性差等缺点,又能充分利用天然材料的优势[5]。保护性能好,可塑性强的如复合竹材,复合木材,瓦楞纸板,改性塑料等,是现代普及的具有一定刚性强度的外包装箱体的常用材料。
从图1可以看出,对加工处理后的自然材料用作包装材料同时兼具低成本和高性能的D区就更加符合现代批量化大生产的实际需要。因此有必要研究天然材料的现代化演变和应用。根据这一需求目的,将包装材料分为“三个自然”材料阶段:
■图1 绿色包装材料的分区
■图2 “三大自然”包装材料的关系图
“第一自然”包装材料是指的那些未经过加工或简单手工加工的自然材料,如藤蔓、草、树皮等来制造的纯天然包装材料(图2)。这类典型原生态包装材料是我国古代包装的普及用材。这类天然材料包装有的在民间沿用至今,具有成本低且效果原生态的特色,有的还没有替代方法[6]。值得注意的是:基于纯天然材料的分散性,该类材料用作包装材料时,通常不适应机械化批量生产模式[7];同时,材料的地域性、加工的简易性,使其既不利于跨区域流通,也不方便信息的传达和解读,从而存在某些材料不为产地以外的人们所认知的情况[8]。
“第二自然”材料则是指的人们利用大自然中的材料进行物理加工或简单的化学加工做成的包装材料,人们生产出这类材料用于生产生活,拓宽了包装材料的种类,改善了人们的生活。如陶瓷、布、纸、金属器等。除了小型和低廉的纸,在古代,由于物质水平的有限和“物尽其用”的传统思想,其他材料大都是反复利用的耐用包装容器用材[9]。但现代常常也成为一次性包装材料,浪费严重,难以处理。
“第三自然”材料是指经过复杂的物理化学变化生产出来的包装材料,几乎多是现代工业的产物,例如合成材料、玻璃、塑料等等,他们已经改变了原有的物理化学属性,成为了一种新的材料。这类材料由于不易降解处理,应加强回收,并用作反复循环材料,用于耐用包装,以长期重复使用[10],才能对环境不造成负担。
另外,选用天然材料做包装,需要注意将其材料功能与包装造型相结合,尽量利用其保护和造型功能,建议选用天然材料与产品功能有机配合,通过包装的天然材料肌理和品质增加造型的互动性,并结合适当的加工生产工艺,才能真正实现天然材料包装利用价值[11]。
绿色家具包装材料所涉及的种类繁杂,基于绿色循环利用的相关环保要求,选择包装原材料建议遵循以下原则:
①尽可能采用可循环再生、重复使用且易降解类型的原材料,并将在其废弃和生产的过程中发挥循环作用[12]。
②尽可能减少使用不可循环的原材料,对那些不可替代的,需加大重复利用和回收处理,提前设计再生循环系统,特别是废弃后和再生过程中,需严格控制质量使其闭合使用。
然而,现今绿色家具包装材料的选择仍存在相对的复杂性,仍无固定、可靠的具体办法。因此,应根据家具产品及其包装的实际情况,可采用系统分析方法,考虑从家具材料、家具包装的材料、家具包装产品的生命周期全过程对环境的各方面影响,同时综合家具包装产品的功能、质量、成本和环境属性等多因素,以选择和配置到相对最优的材料[13]。
绿色家具包装是绿色家具设计体系中的重要组成部分。当前,家具包装生产过程中木材的使用量已经在逐渐减少,纺织袋等纤维材料的使用范围也较为受限,主要的家具包装材料仍是瓦楞纸,并辅以少量的木框、木箱以及塑料制品。各类纸材基本都是易回收的材料,环境负荷小,塑料则属高分子材料,家具包装中作为缓冲衬垫的聚苯乙烯泡沫和包裹产品的聚氯乙烯薄膜因环保原因已被多国禁用或限用。因而,选择可降解,环境友好的绿色包装材料自然是避免家具包装废弃物产生环境污染的重要前提。硬质包装箱体的常用绿色包装材料,则主要以硬纸板类(瓦楞纸、塑料纸、木材类和塑料类为主)。
由于纸包装材料具有环保的优良性能,在家具包装中纸和纸板的使用也很普遍。瓦楞纸板和蜂窝纸板的强度可根据要求达到类似木材的强度,因此,瓦楞纸是当前和未来家具包装中的常见绿色材料,同时蜂窝纸板也作为一种绿色包装材料在市场上占有一定的份额。
我国包装回收重用的相关法规制度还不够健全。木质包装箱作为现代运输箱的载体之一,在使用后多是被丢弃,很难进行回收处理,使用寿命极短,根本达不到预定周期寿命。木质包装箱在尺寸上未进行明确的规定,也缺乏相对规范的标准化管理。一般说来,纸板可以分为两类:实木板和人造板。由于我国的森林面积在不断缩小,原材料实木的资源越来越少;政府出台政策逐渐减少了对森林的砍伐,木质包装面临着严重的危机。因此应大力发展人造板、瓦楞纸箱、蜂窝纸箱、木塑复合材料等新型复合材料和其他材料来替代实木包装箱。另外,我们应投入到加强木质包装箱的标准化模块化设计中去,以利于复用、零件更换,最大限度地利用资源,提高资源利用率,通过降低单耗来减少木质资源的浪费和损耗。
塑料包装容器的特性取决于其材质本身的性质。从塑料的共性来说,它具有不易碎、不生锈、质量轻等特性。且品种多,可满足不同需求(如有透明、半透明或不透明、印刷便利、耐油性、耐腐蚀性强等特点)。另外,从容器制造工艺上来看,塑料容器的制造比金属、玻璃容器更为便利,生产效率更高,造型更易变化。所以说,塑料包装容器在运输包装中一样占有较重要的地位。塑料包装箱主要包括各类塑料包装盒、塑料周转箱等。可选用可反复塑化的热塑性塑料作为包装箱材料,加强重复利用和回收管理,以利于循环利用。
另外,部分新型复合材料(如木塑复合材料等)也是可用于反复使用的耐用包装材料,可用于以塑代木的包装箱,如进行耐用包装箱的模数化设计。由于材料要求性能高,利于装配或反复使用,应选择可塑性高的材质作为包装材料,如选用热塑性塑料、木塑复合材料及其他性能较高的材料,以利于循环使用和回收再造。