CN104915513A - 基于碳足迹分析的包装设计方法 - Google Patents

基于碳足迹分析的包装设计方法 Download PDF

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张宇
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Abstract

本发明公开了一种基于碳足迹分析的包装设计方法，包括确定系统流通环境、产品脆值评估、产品重新设计、缓冲衬垫设计、设计原型包装、试验和评价原型包装系统六个步骤，在所述缓冲衬垫设计的步骤中增设碳足迹分析，且所述碳足迹分析包括计算缓冲衬垫的使用量和生产加工阶段的碳排放量。本发明在满足防震缓冲性能的前提下，充分考虑了低碳环保性能和经济成本因素，为设计者和使用者提供了更清晰的方案优化与选择指导。

Description

基于碳足迹分析的包装设计方法
技术领域
本发明涉及一种基于碳足迹分析的包装设计方法，尤其涉及将碳足迹分析与缓冲包装设计六步法相结合的包装设计方法。
背景技术
产品从厂家生产到终端客户使用，期间需要经过一套完整的运输、仓储、堆码和搬运流程，在各流通环节中，均会有外力作用在包装产品上。为了防止产品受力破损，需要对产品进行缓冲包装。
现有的缓冲包装设计为“六步法”，具体如图1所示，该六步法具体包括以下步骤：
步骤1：确定系统流通；
步骤2：产品脆值评估；
步骤3：产品重新设计；
步骤4：缓冲衬垫设计；
步骤5：设计原型包装:；
步骤6：试验和评价原型包装系统。
“六步法”基于产品的脆值边界理论，综合分析产品在流通过程中产生的冲击和振动等诸多因素，对包装件的缓冲材料选择和结构设计进行合理化的指导，目的在于最大限度地满足对产品的保护功能，力求“零破损”。
“六步法”提供了产品缓冲包装设计的基本程序，对缓冲包装设计方法及理论的迅速发展起到了推动作用。但是，在“六步法”中，研发人员更注重的是包装对象的缓冲包装设计本身，即实现最好的保护性能和缓冲性能等，而并没有对低碳环保、降低经济成本等综合性能进行全面考虑，进而就会因不合理的缓冲包装设计造成明显且巨大的资源及能源浪费，并会加剧缓冲包装对环境的危害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的缓冲包装设计六步法未能对低碳环保、降低经济成本等综合性能进行全面考虑，造成资源、能源浪费，并加剧缓冲包装对环境的危害等缺陷，提供一种基于碳足迹分析的包装设计方法，该设计方法在满足防震缓冲性能的前提下，充分考虑了低碳环保性能和经济成本因素，为设计者和使用者提供了更清晰的方案优化与选择指导。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种基于碳足迹分析的包装设计方法，包括确定系统流通环境、产品脆值评估、产品重新设计、缓冲衬垫设计、设计原型包装、试验和评价原型包装系统六个步骤，其特点在于，在所述缓冲衬垫设计的步骤中增设碳足迹分析，且所述碳足迹分析包括计算缓冲衬垫的使用量和生产加工阶段的碳排放量。
较佳地，在所述缓冲衬垫设计的步骤中增设的缓冲衬垫的碳足迹分析包括以下步骤：
S1、计算缓冲衬垫的使用量；
S2、计算缓冲衬垫在其原材料的生产阶段的碳排放量a1；
S3、计算缓冲衬垫在其板材的生产阶段的碳排放量a2；
S4、计算缓冲衬垫在其加工成型阶段的碳排放量a3；
S5、计算缓冲衬垫的总碳排放量A，且计算公式为：A＝a1+a2+a3；
S6、在满足产品缓冲要求的前提下，选取具有低碳性能的缓冲衬垫。
较佳地，在所述设计原型包装的步骤中增设外包装的碳足迹分析，且外包装的碳足迹分析包括以下步骤：
S1＇、计算外包装的使用量；
S2＇、计算外包装在其原材料的生产阶段的碳排放量b1；
S3＇、计算外包装在其板材的生产阶段的碳排放量b2；
S4＇、计算外包装在其加工成型阶段的碳排放量b3；
S5＇、计算外包装的总碳排放量B，且计算公式为：B1＝b1+b2+b3；
S6＇、在满足产品缓冲要求的前提下，选取具有低碳性能的外包装。
较佳地，在所述设计原型包装的步骤中增设外包装的碳足迹分析，且外包装的碳足迹分析包括以下步骤：
S1＂、计算外包装的使用量；
S2＂、计算外包装在其加工成型阶段的碳排放量c1；
S3＂、计算外包装的总碳排放量C，且计算公式为：C＝c1；
S4＂、在满足产品缓冲要求的前提下，选取具有低碳性能的外包装。
较佳地，在所述步骤S1中还包括成本的计算，且在所述步骤S6中考虑成本对包装设计的影响；
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S1-1、计算缓冲衬垫的使用量；
S1-2、根据缓冲衬垫的使用量计算购买成本aa；
所述步骤S6具体包括以下步骤：
S6-1、在满足产品缓冲要求的前提下，选取低碳、经济的缓冲衬垫。
较佳地，在所述步骤S1＇中还包括成本的计算，且在所述步骤S6＇中考虑成本对包装设计的影响；
所述步骤S1＇具体包括以下步骤：
S1-1＇、计算所述外包装的使用量；
S1-2＇、根据外包装的使用量计算购买成本bb；
所述步骤S6＇具体包括以下步骤：
S6-1＇、在满足产品缓冲要求的前提下，选取低碳、经济的外包装。
较佳地，在所述步骤S1＂中还包括成本的计算，且在所述步骤S4＂中考虑成本对包装设计的影响；
所述步骤S1＂具体包括以下步骤：
S1-1＂、计算所述外包装的使用量；
S1-2＂、根据外包装的使用量计算购买成本cc；
所述步骤S4＇具体包括以下步骤：
S4-1＂、在满足产品缓冲要求的前提下，选取低碳、经济的外包装。
较佳地，所述生产阶段的碳排放量的计算方法包括以下步骤：
Sa1-1、计算直接碳排放量，且计算公式为：
直接碳排放量＝燃料用量×直接碳排放的碳排放因子；
Sa1-2、计算间接碳排放量，且计算公式为：
间接碳排放量＝用电量×间接碳排放的碳排放因子；
Sa1-3、计算所述生产阶段的碳排放量，且计算公式为：
生产阶段的碳排放量＝直接碳排放量+间接碳排放量。
较佳地，所述加工成型阶段的碳排放量的计算方法包括以下步骤：
Sa2-1、计算直接碳排放量，且计算公式为：
直接碳排放量＝燃料用量×直接碳排放的碳排放因子；
Sa2-2、计算间接碳排放量，且计算公式为：
间接碳排放量＝用电量×间接碳排放的碳排放因子；
Sa2-3、计算所述加工成型阶段的碳排放量，且计算公式为：
加工成型阶段的碳排放量＝直接碳排放量+间接碳排放量。
本发明的积极进步效果在于：
在所述缓冲衬垫设计的步骤中增设碳足迹分析，且所述碳足迹分析包括计算缓冲衬垫的使用量和生产加工阶段的碳排放量，从而使产品包装在满足防震缓冲性能的前提下，充分考虑了低碳环保性能和经济成本因素，为设计者和使用者提供了更清晰的方案优化与选择指导
附图说明
图1为现有技术中缓冲包装设计六步法的流程示意图。
图2为本发明的第一个实施例的瓦楞纸板缓冲衬垫的碳足迹分析和成本分析的流程示意图。
图3为本发明的第一个实施例的瓦楞纸外包装的第一种碳足迹分析和成本分析的流程示意图。
图4为本发明的第一个实施例的瓦楞纸外包装的第二种碳足迹分析和成本分析的流程示意图。
图5为本发明的第二个实施例的EPE缓冲衬垫的碳足迹分析和成本分析的流程示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
当选取瓦楞纸板作为缓冲衬垫和外包装材料时，基于碳足迹分析的包装设计方法与传统的缓冲包装设计六步法相比，其增加了对缓冲衬垫和外包装的碳足迹分析以及成本分析，并且如图1所示，碳足迹分析和成本分析设置在缓冲衬垫设计步骤4和设计原型包装步骤5中。
其中，如图2所示，瓦楞纸板缓冲衬垫的碳足迹分析和成本分析包括以下步骤：
步骤101、计算瓦楞纸板缓冲衬垫的使用量；
步骤102、根据瓦楞纸板缓冲衬垫的使用量计算购买成本aa；
步骤103、计算瓦楞纸板缓冲衬垫在原材料的生产阶段的碳排放量a1；
其中，碳排放量a1＝直接碳排放量+间接碳排放量；
直接碳排放量＝燃料用量×直接碳排放的碳排放因子
间接碳排放量＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
步骤104、计算瓦楞纸板缓冲衬垫在其板材的生产阶段的碳排放量a2；
燃料用量包括生产阶段所消耗的煤、石油、天然气等各种化石能源的耗用量，直接碳排放因子包括CO2、CH4、N2O等各类温室气体的直接碳排放因子。而在本实施例中，根据实际的生产情况，在此生产阶段选取耗煤量作为燃料用量，且将各类温室气体的直接碳排放的碳排放因子转化为CO2的直接碳排放的碳排放因子，则此阶段的直接碳排放量的计算公式可表示为：
直接碳排放量＝耗煤量×IPCC原煤CO2排放因子×平均低位发热量×GWP值
其中，
IPCC原煤CO2排放因子(kgCO2/TJ)：联合国政府间气候变化专门委员会收录原煤的CO2排放因子，单位kgCO2/TJ；
平均低位发热量：联合国政府间气候变化专门委员会收录的原煤的平均低位发热量，单位MJ/t；
GWP值：CO2的全球变暖潜能值；
同理，在本实施例中，间接碳排放量可表示为：
间接碳排放量＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
＝用电量×电的CO2排放因子
其中，电的CO2排放因子：中国电网排放因子，单位t CO2/MWh；
因此，碳排放量a2＝直接碳排放量+间接碳排放
＝耗煤量×IPCC原煤CO2排放因子×平均低位发热量×GWP值+用电量×电的CO2排放因子
步骤105、计算瓦楞纸板缓冲衬垫在其加工成型阶段的碳排放量a3；
缓冲衬垫的加工成型主要是利用生产设备如模切开槽机进行模切加工，该部分主要消耗生产设备的电能，其只产生了间接碳排放，直接碳排放量为零，则碳排放量a3可表示为：
碳排放量a3＝直接碳排放量+间接碳排放量
＝间接碳排放量
＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
＝用电量×电的CO2排放因子
步骤106、计算瓦楞纸板缓冲衬垫的总碳排放量A；
缓冲衬垫的总碳排放量A可表示为：
A＝a1+a2+a3
步骤107、在满足产品缓冲要求的前提下，综合比较缓冲衬垫的使用量、购买成本和总碳排放量A，选取所需的低碳、经济的缓冲衬垫。
此外，外包装的碳足迹分析和成本分析存在两种方案，其中的一种方案的分析过程与上述瓦楞纸板缓冲衬垫相同，并且如图3所示，其具体包括以下步骤：
步骤201、计算外包装的使用量；
步骤202、根据外包装的使用量计算购买成本bb；
步骤203、计算外包装在原材料的生产阶段的碳排放量b1；
其中，碳排放量b1＝直接碳排放量+间接碳排放量；
直接碳排放量＝燃料用量×直接碳排放的碳排放因子
间接碳排放量＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
步骤204、计算外包装在其板材的生产阶段的碳排放量b2；
同理，碳排放量b2＝直接碳排放量+间接碳排放
＝耗煤量×IPCC原煤CO2排放因子×平均低位发热量×GWP值+用电量×电的CO2排放因子
步骤205、计算外包装在其加工成型阶段的碳排放量b3；
同理，在此阶段只产生了间接碳排放，直接碳排放量为零，则碳排放量b3可表示为：
碳排放量b3＝直接碳排放量+间接碳排放量
＝间接碳排放量
＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
＝用电量×电的CO2排放因子
步骤206、计算外包装的总碳排放量B；
外包装的总碳排放量B可表示为：
B＝b1+b2+b3
步骤207、在满足产品缓冲要求的前提下，综合比较外包装的使用量、购买成本和总碳排放量B，选取所需的低碳、经济的外包装。
作为上述外包装的碳足迹分析和成本分析的一种替代方案，外包装的碳足迹分析和成本分析还可以包括如图4所示的以下步骤：
步骤301、计算外包装的使用量；
步骤302、根据外包装的使用量计算购买成本cc；
步骤303、计算外包装在其加工成型阶段的碳排放量c1；
同理，在此阶段只产生了间接碳排放，直接碳排放量为零，则碳排放量c1可表示为：
碳排放量c1＝直接碳排放量+间接碳排放量
＝间接碳排放量
＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
＝用电量×电的CO2排放因子
步骤304、计算外包装的总碳排放量C；
外包装的总碳排放量C可表示为：C＝c1
步骤305、在满足产品缓冲要求的前提下，综合比较外包装的使用量、购买成本和总碳排放量C，选取所需的低碳、经济的外包装。
实施例2
当选取可发性聚乙烯EPE(Expandable polyethylene)作为缓冲衬垫的材料时，该实施例2中基于碳足迹分析的包装设计方法与实施例1基本相同，且其碳足迹分析和成本分析同样也设置在缓冲衬垫设计步骤4和原型包装设计步骤5中。
其中，如图5所示，本实施例中，EPE缓冲衬垫的碳足迹分析和成本分析包括以下步骤：
步骤101＇、计算EPE缓冲衬垫的使用量；
步骤102＇、根据EPE缓冲衬垫的使用量计算购买成本aa＇；
步骤103＇、计算EPE缓冲衬垫在原材料的生产阶段的碳排放量a1＇；
由于原材料生产阶段只消耗电，所以此阶段的碳排放量a1＇可表示为：
碳排放量a1＇＝直接碳排放量+间接碳排放量
＝间接碳排放量
＝用电量×电的CO2排放因子
步骤104＇、计算EPE缓冲衬垫在其板材的生产阶段的碳排放量a2＇；
由于EPE利用LDPE粒子和丁烷发泡并投入滑石料和食品级抗缩剂-单甘油脂两种配料发泡形成，整个过程为物理过程没有其他化学成分产生，不需要消耗煤、石油等化石燃料提供能量，能耗主要来自于电能的消耗，因此EPE缓冲衬垫在生产阶段没有CO2等温室气体的产生，产生的碳排放量只有间接碳排放量，则，此阶段的碳排放量a1＇可表示为：
碳排放量a2＇＝直接碳排放量+间接碳排放
＝间接碳排放
＝用电量×电的CO2排放因子
步骤105＇、计算EPE缓冲衬垫在其加工成型阶段的碳排放量a3＇；
同理，该阶段只产生了间接碳排放，则碳排放量a3＇可表示为：
碳排放量a3＇＝直接碳排放量+间接碳排放量
＝间接碳排放量
＝用电量×间接碳排放的碳排放因子
＝用电量×电的CO2排放因子
步骤106＇、计算EPE缓冲衬垫的总碳排放量A＇；
EPE缓冲衬垫的总碳排放量A＇可表示为：A＇＝a1＇+a2＇+a3＇
步骤107＇、在满足产品缓冲要求的前提下，综合比较缓冲衬垫的使用量、购买成本和总碳排放量A＇，选取所需的低碳、经济的缓冲衬垫。
此外，在本实施例2中，外包装也采用了瓦楞纸板，因此，本实施例2中外包装的碳足迹分析和成本分析与实施例1基本相同，在此不再赘述。
本发明中的设计方法，克服了现有技术中传统的缓冲包装设计六步法未能对低碳环保、降低经济成本等综合性能进行全面考虑，造成资源、能源浪费，并加剧缓冲包装对环境的危害等缺陷，提供的设计方法在满足防震缓冲性能的前提下，充分考虑了低碳环保性能和经济成本因素，为设计者和使用者提供了更清晰的方案优化与选择指导。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于碳足迹分析的包装设计方法，包括确定系统流通环境、产品脆值评估、产品重新设计、缓冲衬垫设计、设计原型包装、试验和评价原型包装系统六个步骤，其特征在于，在所述缓冲衬垫设计的步骤中增设碳足迹分析，且所述碳足迹分析包括计算缓冲衬垫的使用量和生产加工阶段的碳排放量。
2.根据权利要求1所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，在所述缓冲衬垫设计的步骤中增设的缓冲衬垫的碳足迹分析包括以下步骤：
S1、计算缓冲衬垫的使用量；
S2、计算缓冲衬垫在其原材料的生产阶段的碳排放量a1；
S3、计算缓冲衬垫在其板材的生产阶段的碳排放量a2；
S4、计算缓冲衬垫在其加工成型阶段的碳排放量a3；
S5、计算缓冲衬垫的总碳排放量A，且计算公式为：A=a1+a2+a3；
S6、在满足产品缓冲要求的前提下，选取具有低碳性能的缓冲衬垫。
3.根据权利要求1所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，在所述设计原型包装的步骤中增设外包装的碳足迹分析，且外包装的碳足迹分析包括以下步骤：
S1＇、计算外包装的使用量；
S2＇、计算外包装在其原材料的生产阶段的碳排放量b1；
S3＇、计算外包装在其板材的生产阶段的碳排放量b2；
S4＇、计算外包装在其加工成型阶段的碳排放量b3；
S5＇、计算外包装的总碳排放量B，且计算公式为：B1=b1+b2+b3；
S6＇、在满足产品缓冲要求的前提下，选取具有低碳性能的外包装。
4.根据权利要求1所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，在所述设计原型包装的步骤中增设外包装的碳足迹分析，且外包装的碳足迹分析包括以下步骤：
S1＂、计算外包装的使用量；
S2＂、计算外包装在其加工成型阶段的碳排放量c1；
S3＂、计算外包装的总碳排放量C，且计算公式为：C=c1；
S4＂、在满足产品缓冲要求的前提下，选取具有低碳性能的外包装。
5.根据权利要求2所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中还包括成本的计算，且在所述步骤S6中考虑成本对包装设计的影响；
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S1-1、计算缓冲衬垫的使用量；
S1-2、根据缓冲衬垫的使用量计算购买成本aa；
所述步骤S6具体包括以下步骤：
S6-1、在满足产品缓冲要求的前提下，选取低碳、经济的缓冲衬垫。
6.根据权利要求3所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，在所述步骤S1＇中还包括成本的计算，且在所述步骤S6＇中考虑成本对包装设计的影响；
所述步骤S1＇具体包括以下步骤：
S1-1＇、计算所述外包装的使用量；
S1-2＇、根据外包装的使用量计算购买成本bb；
所述步骤S6＇具体包括以下步骤：
S6-1＇、在满足产品缓冲要求的前提下，选取低碳、经济的外包装。
7.根据权利要求4所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，在所述步骤S1＂中还包括成本的计算，且在所述步骤S4＂中考虑成本对包装设计的影响；
所述步骤S1＂具体包括以下步骤：
S1-1＂、计算所述外包装的使用量；
S1-2＂、根据外包装的使用量计算购买成本cc；
所述步骤S4＇具体包括以下步骤：
S4-1＂、在满足产品缓冲要求的前提下，选取低碳、经济的外包装。
8.根据权利要求2或3所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，所述生产阶段的碳排放量的计算方法包括以下步骤：
Sa1-1、计算直接碳排放量，且计算公式为：
直接碳排放量=燃料用量×直接碳排放的碳排放因子；
Sa1-2、计算间接碳排放量，且计算公式为：
间接碳排放量=用电量×间接碳排放的碳排放因子；
Sa1-3、计算所述生产阶段的碳排放量，且计算公式为：
生产阶段的碳排放量=直接碳排放量+间接碳排放量。
9.根据权利要求2-7中任一项所述的基于碳足迹分析的包装设计方法，其特征在于，所述加工成型阶段的碳排放量的计算方法包括以下步骤：
Sa2-1、计算直接碳排放量，且计算公式为：
直接碳排放量=燃料用量×直接碳排放的碳排放因子；
Sa2-2、计算间接碳排放量，且计算公式为：
间接碳排放量=用电量×间接碳排放的碳排放因子；
Sa2-3、计算所述加工成型阶段的碳排放量，且计算公式为：
加工成型阶段的碳排放量=直接碳排放量+间接碳排放量。
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