涂新发（安徽新闻出版职业技术学院，合肥230601）

基于绿色包装的油墨包装优化设计

涂新发
（安徽新闻出版职业技术学院，合肥230601）

摘要：基于绿色包装的思想，依据印刷油墨自身特性，从减少资源浪费、提高包装质量、确保产品安全等方面进行分析，提出在印刷油墨包装中的设计步骤及设计方法，对油墨包装容器金属罐与外包装瓦楞纸箱进行优化设计，节约资源，减少包装成本，以此来降低油墨包装物流成本，实现环境效益和经济利益最大化的目标。

关键词：绿色包装；油墨；金属罐；瓦楞纸箱

D01：10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.011

1绿色包装

绿色包装是指能够循环复用、再生利用或降解腐化，对人体及环境不造成危害的适度包装。实施绿色包装要尽量采用简化的或者由可降解材料制成的包装材料；尽量采用可重复使用的单元式包装；积极开发新型包装材料，提高材料的可降解度；节省包装资源，降低包装物成本，提高包装业效率。

绿色包装是一个有机统一的系统工程，涵盖的环节主要有：国家级法令法规、绿色包装设计、包装材料的选择与加工制造、绿色包装废弃物的回收处理、评估体系及标准等［1］。其中绿色包装设计、包装材料的选择与加工制造尤为重要。

1.1绿色包装设计

绿色包装设计，也称为生态设计、环境设计。其指导思想就是将保护生态环境作为设计的总目标和出发点，在刚开始的设计阶段就将生态环境因素和防止污染的措施纳入到设计中［1］。与传统设计不同，绿色设计包括产品从概念形成到生产加工制造、流通使用乃至废弃后的回收再利用的各个过程。

绿色包装设计包括目标、原则、方案，其中方案是主体，包括成本核算、原料选择、生产加工方式、包装废弃物的回收处理方法等。绿色包装设计要求每一个环节或过程都不能对人体和环境产生污染，同时要求加工产品轻量化。

1.2包装材料的选择、加工制造

包装材料要求来源广且加工方便，要无毒无害，成本低。制造加工过程中要能耗小，不能造成二次污染。选择包装材料还要根据不同的内装物选择不同的包装形式，如新鲜水果、蔬菜的保鲜，要求包装材料具有良好的透气性和透湿性［1］；如干燥的谷物食品则要求包装材料具有良好的阻隔性，既能保质，又能保味；又如冷冻的鸡、鱼、肉类要求包装材料在低温下具有较强的强度、韧性，不破裂；如油墨、油脂类化工品的包装材料则要求有一定的刚性与强度，并具有较强的耐腐蚀性，耐酸碱性［4］。

2油墨的绿色包装设计

鉴于上述绿色包装设计考虑，从油墨包装的整个生命周期出发，采用并行工程技术进行设计，考虑生命周期各个阶段对环境的影响，特别是产品生命周期终止后，还必须考虑包装废弃物的回收、再生利用和再利用［2］。油墨绿色包装设计流程图如图1所示。它主要包括包装材料的选择、绿色包装产品的流通运输、包装废弃物回收处理几个主要阶段［3］。

2.1油墨的性质介绍

油墨是由色料、联结料、辅料等材料均匀分散混合而成的均匀浆状胶黏体。其中，色料赋予印刷品丰富多彩的色调；联结料作为色料的载体，也作为黏合剂使色料固着在承印物表面上；辅料赋予油墨适当的性质，使得油墨具有满足各种印刷过程的印刷适性［2］。油墨具有一定的流动性，并有一定的黏度，且具有满足各种印刷过程所要求的适性，能够在承印物上迅速干燥；此外，油墨还应具有一定的耐酸碱性能、耐溶剂性能、耐光热性能。鉴于油墨的特性，必须要求包装材料结实，不渗漏，品种色别不混淆。包装材料还要能防止紫外光的穿透，延长油墨的储存期。

图1　油墨绿色包装设计流程图

2.2油墨包装材料的选择

常用的商品包装材料有：

1）纸。纸材料应用广泛，在整个包装工业中占有重要的地位，约占整个包装工业总产值的45%［5］。纸包装材料分为包装纸与纸板两种。包装纸属于软性薄片材料，无法形成固定形状，一般可制作袋类，内包裹物或缓冲及填充材料，还可与其他材料复合制成复合材料。纸板则为刚性材料，可形成各种形状，制成各种包装盒、包装箱等强度较高的瓦楞纸板箱。

瓦楞纸箱具有质量轻、强度高、易加工成型、易折叠、便于储存和搬运、易回收和再生利用、印刷适性优良、成本低等优点，具备保护产品、方便储运和促进销售等包装功能，在物品包装中占有很大优势，是一种逐步代替木箱、塑料箱的运输包装容器。但是，瓦楞纸箱在强度与防潮性能方面还有待进一步提高［5］。

2）塑料。塑料是以合成或天然高分子化合物为基本成分，加入适当辅助材料，在加工过程中可塑制成型，在常温下其形状能保持不变的可塑性材料。塑料是一种新兴的包装材料。由塑料制成的各类包装膜、袋、桶、箱、瓶、罐及复合包装材料等，被广泛应用于包装领域。塑料包装是现代商品包装的重要标志。但是，很多塑料不能回收再利用，极易造成“白色污染”。

3）金属。金属在包装材料的发展仅次于纸张包装和塑料包装。其种类主要有钢材（镀锡薄钢板或镀锌薄钢板）、铝材，成型材料是薄板和金属箔。前者属刚性材料，一般是直接制桶、制罐；后者为柔性材料，一般采取真空蒸镀的方法在其他材料上镀上一层金属膜，以提高包装的保护功能。

金属材料延展性好，加工方便，成型效果好；强度高，对光、气、水的阻隔性好，可长期有效的保护内装物。金属表面光滑光亮，使其具有良好的装潢性能，提高其美感和档次；金属易回收、再生利用或重复使用，无污染。

4）玻璃。从传统的包装发展到今天的现代包装，玻璃包装材料一直以其特殊的性能用于多种商品包装中。玻璃透明度好，适宜各种造型，可精制为档次很高的容器，可增加内装物的附加值，同时玻璃对内装物的保存性甚好，可有效地保护内装物品多年不变质变味。但是，玻璃易碎，使用范围具有很大的局限性。

从以上论述中，我们可以分析，油墨内包装容器材料最好选用金属，外包装材料选用瓦楞纸。

3油墨内包装金属罐的结构设计

本着油墨的流体性质及印刷企业使用方便考虑，应采用罐型设计。目前许多金属包装容器，其规格尺寸、结构形式都已标准化。金属包装容器的标准化、规格化使容器的成型制造变得相对简单和容易。因此，油墨金属罐结构设计实质上只是根据相应的要求选定罐型、材料、封口形式以及在罐外表面进行装潢设计。

3.1确定金属罐的罐型、结构

金属罐罐型、结构的确定必须综合考虑内装物要求和制造成本等因素：

1）应满足内装物的要求。在选定罐形时，要根据内装物的特性、包装要求来确定金属罐的结构、形状、开启方式、封口形式、底和盖以及侧缝的结构等。用于油墨包装的金属罐，常用的开启方式是全开口易开盖，封口形式用非气密式。多注重使用性能，而不过于讲究装潢，其要求运输方便，并要有一定的强度。

2）影响成本的因素。圆柱罐和其他异型罐相比，不仅制作相对容易，而且用料较省。在容量相同的条件下，呈正六面体的容器比圆罐多用料达40%［4］，因此在设计油墨包装金属罐时，从节约用料、降低成本这一角度出发，应尽量选用圆柱三片罐。

3.2常见三片罐的结构设计

1）在确定罐的规格尺寸时，先根据被包装物的重量、容量和金属罐的填装率（约85%～95%）计算出所需的罐容［4］，再根据罐容标准规格系列进行确定。目前，根据我国《开顶金属圆罐规格系列》（GB10785-1989）通用三片罐的规格尺寸系列标准，内直径52.3～153.4mm，高度为39～267mm，计算容积为70.89～1823.75cm3。考虑罐装材料的节约、操作工在印刷机上实际上油墨时，方便操作金属罐手劲的力度等因素，推定罐重为2kg。再根据油墨的密度推算，可选用罐号为15173的金属罐，其尺寸为内径为153.4mm，高度为173mm，容积为3086.44cm3。

2）罐身：一般罐身的金属板厚为0.15～0.5mm，对常压三片罐的罐身壁厚的选用原则是大径取大值，小径取小值［4］。

三片罐罐身的纵向接缝有三种方法，分别是压接法、焊接法和粘接法，焊接法目前是三片罐罐身的主要接缝方法。

3）罐底和罐盖：罐底或罐盖的设计应与罐身的结构、尺寸相适应，满足与罐身卷边密封的要求，有承压、承重所必需的刚性。罐底和罐盖的外缘均须翻边向内弯成边沟，为加强罐底或罐盖的强度，常在罐底或罐盖上设计刚性膨胀圈纹［4］。

4）开封形式：目前，金属罐常用的开封形式主要有侧面卷开式、小开口易开盖式、大开口易开盖式、喷雾式、通用盖式（嵌入盖、压入盖、合页盖等）。油墨金属罐采用全开口易开盖，封口形式用非气密式。

3.3金属罐外面的装潢设计及相关要求

金属罐外观质量要求完好整洁，无明显擦伤和生锈现象，罐身外印刷的标签图案文字清晰，涂膜色泽一致，无起皱、起泡、露底等缺陷；焊缝要均匀、平滑、无渣、美观、搭接一致；焊点均匀连接，不应有焊接不良及击穿现象；焊缝的拉伸强度不低于罐身板的拉伸强度；接缝补涂应平滑均匀和完整，无大气泡和露铁点。

4油墨外包装瓦楞纸箱的结构设计

具体设计步骤为：计算纸箱结构尺寸-箱坯图设计-输出箱坯图。

4.1圆柱体内装物排列方式

圆柱体内装物的排列方式如果采用和长方体一样的话，可以实现整齐、易计数、易操作等特点，但圆柱体之间的缝隙不能发挥有效的作用。如果采用错列排列方式，则有可能提高空间利用率，从而降低物流成本费用，达到减量化的效果。

4.1.1错列排列

错列排列是指行与行之间直线平齐，而列与列之间相对错位半径R，这样行与行之间在列的方向上每两个圆柱体内装物之间交错排放一个圆柱体［6］。如图2所示。

图2　圆柱体内装物错列排列

4.1.2列数与空间利用率关系

1）列数与空间利用率关系

2）排列优数（Q）

式中：

Q——排列优数；

M——排列行数；

N——奇数行排列列数；

INT（M/2）——不大于M/2的最大整数。

当Q＞1时，齐列排列的空间利用率优于错列排列，当Q＜1时则反之。

4.1.3错列排列列数优化值域

列数优化值域就是在错列排列中，当行数一定时，奇数行排列列数在该值范围内则空间利用率一定优于齐列排列，而且数值越大，空间利用率越高，而在该值域范围之外，空间利用率一定低于齐列排列［6］。

利用公式及计算机进行编程，获得结果如表1所示。

表1　圆柱体内装物错列排列列数优化值域

4.2排列优数计算

在油墨制造企业及印刷车间油墨实际使用时，操作工人要经常搬运装有金属油墨罐的瓦楞纸箱，鉴于上述装满油墨金属罐重量、瓦楞纸箱强度要求及方便搬运考虑，其内装物重量最好不超出15kg。由此推定：

M=2，N=3，INT（M/2）=1，代入公式（2），可以计算出Q值。

此时Q的值为1.1196，大于1，所以本项目设计中应选择齐列排列，将优于错列排列。

4.3尺寸设计

根据上述计算，选择齐列排列，其排列方式为3×2×1模式，即长度方向排列3罐，宽度方向排列2罐，高度方向为1罐，一箱共装6罐。同时已知，油墨罐的直径为153.4mm，高度为173mm，采用最为常见的FEFCO 0201型，B瓦楞设计箱型。

基于此，根据尺寸计算公式和相关修正系数查询可以获取瓦楞纸箱的制造尺寸，计算过程如下：

4.3.1内尺寸计算

已知：lmax=153.4mm、bmax=153.4mm、hmax=173mm、nL=3、nB=2、nH=1，排列方式为3l×2b×1h，可以计算出Li、Bi、Hi。

通过查阅相关修正系数可以获得，kL`=5mm、kB`=5mm、kH`=4mm、d=1mm。

故包装箱内尺寸为：

4.3.2制造尺寸计算

本项目选择B瓦楞，箱型选择FEFCO 0201型，根据已知条件和查询相关修正系数，可以计算出瓦楞纸箱的制造尺寸。

已知：Li=469.2 mm、Bi=312.8 mm、Hi=177mm、kL1=3mm、kB1=2 mm、kL2=3 mm、kB2=2 mm、kH=6 mm、J=35 mm、xf=2 mm。

故包装箱内尺寸为：

4.3.3外尺寸计算

根据上述计算结果和查询相关修正系数，可以计算出瓦楞纸箱的外尺寸。

已知：Lmax=472.2 mm、Bmax=315.8 mm、Hmax= 179mm、K=4mm。

故包装箱内尺寸为：

4.4结构图绘制

利用包装设计软件，进行CAD结构图的绘制，绘制结构示意图和立体成型图如图3和图4所示。

图3　箱型结构示意图

图4　箱型立体成型图

5结论

油墨作为一种工业产品，必须经过包装与运输，才能够顺利地到达用户手中，实现其使用价值。本论文根据油墨的自身特性，在分析评价各种常用包装材料的环境性能以及使用性能的基础上，提出应合理利用金属罐、瓦楞纸箱作为油墨绿色包装材料的建议。并对金属罐、瓦楞纸箱进行优化包装设计，将其体积和重量减至最小，使原材料的用量最小，消耗的运输能量最小，最终处理的废弃物最少，同时简化包装操作。

参考文献：

［1］张杰.谈绿色包装艺术设计［J］.包装工程，2003，24（6）：69-71.

［2］苏恒.我国油墨企业的绿色营销战略［D］.上海：上海交通大学.2009.

［3］施俊.绿色包装设计模式的解析［J］.包装工程.2005（5）：38-39.

［4］梅瑛，李瑞琴.金属包装容器的结构设计［J］.机械管理开发，2005（2）：17-19.

［5］李小丽，郭彦峰.瓦楞纸箱在运输包装系统中的应用与设计［J］.包装工程，2006，27（3）：126-127.

［6］孙诚，许佳，黄利强.圆柱体内装物排列方式的研究［J］.中国包装工业，1998（10）：23-24.

（责任编辑：郝安林）

中图分类号：TQ620

文献标志码：A

文章编号：1673-2928（2016）04-0030-05

收稿日期：2016-03-07

作者简介：涂新发（1977-），男，安徽新闻出版职业学院讲师，硕士，研究方向：印刷后序加工、书刊装订工艺。

The Optimal Design of Ink Package Based on Green Package

TU Xinfa
（Anhui Vocutional College of Pness and Pullizhing，Hefei 230601，China）

Abstract：Based on the thought of green package，and according to the characteristics of printing ink，this paper analysis the aspects of reduction of the waste of resources，improvement of the packaging quality，ensurence of product safety，then put forward the packaging design procedure and method in the printing ink.This paper undertake optimizing design of the outer packing and packaging container，through which can conserve resources，reduce the packaging cost，so as to reduce logistics cost，achieve environmental benefits and economic benefit maximally.

Key words:green packaging；ink；metal cans；corrugated box.