速热式热水器缓冲包装设计研究

王森　刘玉磊　庄长宇　蒋建平

青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司　山东青岛　266000

1　引言

随着人们物质生活水平的不断提高，以及社会文化的迅猛发展，人们对快速供应热水的需求变得越来越迫切。与此同时，速热式电热水器逐渐步入人们的视野，速热式、储水式、即热式等名词也应运而生，并陆续出现在了大众的购物清单当中。速热式热水器，是继储水式、即热式热水器之后的第三代热水器产品。它摒弃了前辈们的功能缺陷，融合了它们的优点，众多知名电器厂商纷纷踏入此领域，如海尔、A.O.史密斯、美的均有涉足。

2　EPS泡沫垫层分析

对于一个家电制造行业而言，令企业操心的不仅仅是产品的生产与销售，产品的包装和储运也占用了相当大的精力。EPS泡沫因具有缓冲性能好、重量轻、易于加工等优点,行业内对于此类产品普遍使用EPS泡沫包装（如图1），但EPS泡沫回收成本高、利用率低、难以降解，并且在降解过程中产生有毒物质，严重污染空气和土质，破坏生态平衡，使其受到限制。[1]

通过对市场销售的类似产品制造、仓储、物流过程的调查发现，EPS泡沫作为产品缓冲材料存在以下弊端：

（1）EPS泡沫缓冲垫层生产需要根据产品外观进行模具结构设计，并进行模具制作，模具制作费用昂贵。

（2）EPS泡沫材料质轻，但体积较大，将占用大量的仓储及物流空间，使产品储运成本升高。

（3）EPS泡沫材料不环保，由于材料本身具有抗老化、防腐蚀等特点，所以在自然界中不易腐烂，也不易被微生物降解，即便深埋，也会污染地下水源，破坏土壤结构，使粮食作物减产。如简单焚烧处理，则又会严重污染空气及大气环境。因此成为产品出口的壁垒。[2]

（4）中小企业受到资金、产量的限制选择不制作模具，而直接使用泡沫材料填充包装箱中的剩余空间，这样不仅缓冲效果不理想，而且在销售终端，开箱后满地散落的泡沫，影响品牌的形象。（如图2）

3　瓦楞纸板方案设计

3.1　方案设计策略分析

通过对速热式热水器多种包装材料的对比分析，我们确定了以瓦楞纸板替代EPS泡沫作为缓冲包材料的思路。产品缓冲包装设计应在满足产品流通及美观的前提下，充分考虑减小包装体积、降低包装成本、便于回收利用等方面的问题，进行方案设计优化，策略如下：

（1）简化材料种类

通过缩减包装物中使用的材料种类，减少人工操作复合成本，可以直接降低采购管理成本，并使包装物的质量与交货期更具可控性。

（2）降低成本

使用廉价的通用材料瓦楞纸，经过折叠、插装、组合、黏结等方法可以制作成纸质缓冲衬垫，最大程度的发挥材料在缓冲结构中的作用，降低整体包装成本。

表1　模拟运输实验

图1　某品牌产品包装

图2　泡沫缓冲颗粒

表2　跌落试验结果

（3）结构优化设计

达到产品要求的缓冲性能前提下，尽量缩小包装件体积，提高产品的装箱量，降低产品的储运成本。包装方案设计时，应充分考虑包装物生产的可操作性，提高生产效率。[3]

（4）提升品牌形象

环保美观的包装设计能使产品本身显得更有档次，助力品牌，增加销量。

3.2　瓦楞纸板缓冲性能分析

传统瓦楞纸板适用于承受小幅载荷，但在交通运输和搬运过程中，偶尔会出现较大的冲击载荷，此时瓦楞纸板减震能力有些力不从心。相对于传统瓦楞纸板，对瓦楞纸板进行折叠、插装形成的特殊结构及新型组合结构的瓦楞纸箱对于大幅载荷有较好的能量吸收和减震能力。通过结构的优化设计，使之更好的适应商品的不同外形和特殊结构，充分发挥其固定支撑的缓冲保护功能。[4]

下面以一款速热热水器包装设计为例，通过对瓦楞纸板的折叠、插装等组合结构的应用，增强包装的减震能力，提高保护性能。

图3　外盒

图4　内衬

图5　组装

图6　装盒

图7　成品

3.3　包装方案设计

此包装方案由两种瓦楞纸组成，分别为单瓦纸板的外箱（如图3）与双瓦纸板的内衬（如图4）。

包装方案解析如下：

（1）使用材料全部为瓦楞纸板，外盒使用C楞单瓦纸板便于折叠成型，内衬使用BC楞双瓦纸板提高整体性能。纸质内衬较EPS垫层缩小了体积，降低了储运成本。

（2）瓦楞纸板成型不需要昂贵的模具，成本低廉的刀板裁切即可折叠成型，经过折叠、插装、组合等方法制作成纸质缓冲内衬，用它作为缓冲结构的成本大大低于EPS泡沫结构。

（3）包装盒与内衬的特殊组合方式使得两者相互加强。内衬的设计，不仅使4个立面得到了独立的缓冲层，而且还通过纸板上的开槽孔固定了产品、独立空腔设计隔离了主机与插头等部件。包装盒的插接结构，在完成包装的同时给产品增加了任务多层的防护，最大限度的发挥了每层纸板的作用。

（4）环保材料的设计与使用，可缩减产品进出口的准备时间，解决出口包装限制及回收的种种问题。同时，环保的理念适应企业与社会可持续发展的方向，也是良心企业所应担当的社会责任。

4　实验测试

为验证此替代方案的可靠性，对速热热水器进行模拟运输实验，验证结果如表1所示。

5　结论

随着世界环保大潮的兴起, 瓦楞纸板作为环境友好型包装材料越来越受到设计师及企业青睐。瓦楞纸板对环境无公害,而且生产成本低、适用于制作各类产品的缓冲包装,是一种代替EPS泡沫衬垫的环保型缓冲包装材料，符合现代物流与运输包装工业应用的发展趋势,在家用电器、电子产品等产品的运输包装领域,有着广阔的应用前景。[5]

此次方案设计验证合格，充分证明采用瓦楞纸折内衬对速热式热水器进行缓冲包装结构设计，其防护性能完全可以替代EPS垫层。针对速热热水器的各部分进行缓冲设计，既可减少模具费用的支出，又有利于环境保护，打破出口贸易壁垒。瓦楞纸折内衬结构代替EPS是缓冲材料未来发展的必然趋势。