天津科技大学包装结构设计 讲义

第一章绪论主要内容包装结构设计在包装工程中的地位与机械材料工艺的关系第一章绪论第一节包装结构设计一、包装结构二、包装结构设计第二节在包装工程中的地位一、包装结构设计的地位二、包装设计与材料、机械和工艺的关系三、包装结构设计与造型设计、装潢设计的关系四、怎样学习包装结构设计习题第一节包装结构设计一、包装结构包装结构指包装设计产品的各个有形部分之间相互联系相互作用的技术方式。这些方式不仅包括包装体各部分之间的关系，如包装瓶体与封闭物的啮合关系，折叠纸盒各部的配合关系等，还包括包装体与内装物之间的作用关系，内包装与外包装的配合关系以及包装系统与外界环境之间的关系。广义的包装结构包括以下部分：1．材料结构指材料的组合方式。例如WK－200·SCP－150·WK－200CF瓦楞纸板的结构是双面C楞，内外面纸为200g/㎡漂白牛皮浆箱纸板，瓦楞芯纸为150g/㎡半化学浆高强瓦楞纸。这种结构的瓦楞纸板适用于精美彩印水果运输托盘箱。再如OPA/PE表示为一种两层复合材料的结构，这种结构的包装薄膜，不仅具有良好的阻隔性、强度、机械成型性或热封性能，而且可以在不用剪刀的情况下用手撕出一条有限的开口，适宜包装奶酪等食品。2．工艺结构指为完成某一特定的保护性功能或目的而确定的包装形式如缓冲包装结构、防振包装结构等。3．包装容器结构是狭义的包装结构，是本书的主要研究对象。二、包装结构设计包装结构设计指从科学原理出发，根据不同包装材料、不同包装容器的成型方式，以及包装容器各部分的不同要求，对包装的内、外构造所进行的设计。从设计的目的上主要解决科学性与技术性；从设计的功能上主要体现容装性、保护性、方便性和“环境友好”性，同时与包装造型和装潢设计共同体现显示性与陈列性。1．科学性要使包装结构设计达到科学合理，不仅要运用数学、力学、机械学等自然科学的知识，而且要涉及经济学、美学、心理学等社会科学的知识。2．技术性包装结构必须充分考虑机械成型性，特别是现代技术条件下的机械成型性，例如在计算机控制高速全自动生产线或包装线上，包装结构要确保高速成型或高速灌装而不会出现生产故障或产品质量下降。但不容忽视，一个创新的包装结构可能孕育着一项创新的生产技术。3．容装性包装必须能够可靠地容装所规定的内装物数量，不得有任何泄露或渗漏。4．保护性包装必须保证内装物在包装产品的“生命周期”即经过一系列的装卸、运输、仓储、陈列、销售直至消费者在有效期限内启用或使用时不被破坏。这里既包括对内装物的保护，也包括对包装自身的保护。5．方便性在“人－包装－产品－环境”系统中，“以人为本”的方便性作为反映现代包装功能的标志之一得到人们的广泛重视。优秀的包装设计要充分考虑人体的结构尺寸和人的生理与心理因素。设计轻巧，易于搬运的包装，可以降低疲劳强度，减少野蛮装卸；携带方便，易于执握的销售包装，又往往可以诱发消费者的购买欲，促进销售。所以，包装必须要方便装填（灌装）、方便运输、方便装卸、方便堆码、方便陈列、方便销售、方便携带、方便开启与再封、方便使用、方便处理等。6、“环境友好性”同样，在“人－包装－产品－环境”系统中，“环境友好”性也是反映现代包装功能的标志。国际社会越来越注意到包装能够减轻污染和制造污染的双重作用，在经济上走可持续发展的道路，而节省资源、保护环境是可持续发展的关键保证。包装结构对于包装的减量化、资源化和无害化能够发挥重要作用。7、显示性包装必须具有明显的辨别性，在琳琅满目的市场货架中以其自身显著的特点使人们能够迅速地辨别出来。8．陈列性包装必须在充分显现的前提下具有良好的展示效果，或者说具有理想的吸引力，以诱使消费者当场决策购买，或留有深刻印象以便以后购买。第二节包装结构设计在包装工程中的地位一、包装结构设计的地位由世界包装组织（WPO）一年一度颁发的“世界之星”包装大奖评奖标准如下：保护内装物；方便携带、装填、封闭、开启和再封；销售吸引力；图案设计；必要的信息；产品的质量；材料经济性、成本降低、环境责任、可回用性；结构新颖；地域特色；技术创新包装工程可以简化为由包装设计、包装材料、包装机械和包装工艺四个大的主要子系统组成，而包装结构设计、包装造型设计和包装装潢设计则同是包装设计这一子系统内更深层次的子系统。在WPO的评奖标准中，包装结构不仅是极其重要的一个方面，而且其本身及其材料、机械、工艺等方面在包装实施过程中所依靠的科技水平，其蕴涵的保护、方便、销售吸引力及信息等功能，其对可持续发展战略的贡献都是非常关键的获奖因素。因此，作为包装工程学科中的骨干课程或分支，包装结构设计除了与包装造型设计和包装装潢设计具有同样重要的地位之外，与包装材料、包装机械和包装工艺也有十分密切的关系，而这些关系，又要受到成本经济、市场竞争、法规标准等条件的约束。这些纵横向的联系就构成了以包装结构设计为中心的网状系统——包装工程。二、包装设计与材料、机械和工艺的关系包装设计是实现包装功能目的的计划，而包装材料、包装机械和包装工艺则是计划付诸实施的三个必要的前提和手段。包装设计是包装工程的核心主导，包装材料、包装机械和包装工艺是包装工程的基础。作为主导的包装设计具有较大的灵活性，否则就不会具有特色或个性的包装。作为基础的包装材料、包装机械和包装工艺具有相对的稳定性，对于包装设计具有一定的约束和限制，否则任何理想的包装设计都会成为一种空中楼阁。但是，四者在外界“人－包装－产品－环境”系统活力的激励下，又不断进步、发展和变化，一旦有一个获得突破，必将引起连锁反应，牵扯其他发生深刻变化，推动整个包装工程学科不断发展、更新和完善。耐热耐压PET饮料包装瓶(a)2件成型瓶(b)1件成型瓶(c)2段1件成型瓶1995年以前PET瓶底部为半球状结构，其自立性依赖与之粘接的HDPE瓶托(a)，由于是用两种不同材料制造的，回收回用有一定困难。1995年瓶底结构设计成5足城堡形，1段工艺成型，提高了瓶体的自立能力，但瓶底厚度不均，接近中心部厚度过大，底部结晶化度低且变化幅度大，瓶体质量同2件成型瓶，但跌落强度，耐环境应力开裂性（ESCR）、防潮性与耐热耐压性均有所降低(b)。由于环境与资源的压力，包装减量化、资源化、无害化受到人们的广泛重视，瓶体尤其是瓶底薄壁化结构设计摆在人们的面前。(c)是近两年面市的6足城堡形结构瓶底，采用2段成型工艺，即瓶体1次成型－瓶底局部加热－瓶底2次成型，较之1段成型，瓶底厚度均匀且普遍降低，结晶化度提高且变化幅度不大。跌落强度、ESCR、防潮性与2件成型瓶相同，耐热耐压性提高。特别值得注意的是瓶体质量比前二者降低17.3%，符合当代包装的要求。1.5L耐热耐压PET瓶特性比较瓶型项目2件成型瓶1件成型瓶1段成型法2段成型法瓶体质量(g)48+136152跌落强度120㎝OK70㎝OK120㎝OKESCR良弱良防潮性0.7wt%OK0.4wt%N.G0.7wt%OK耐热耐压性70℃，40分，2.6G.V.65℃，40分，2.6G.V.75℃，40分，2.6G.V.三、包装结构设计与造型设计、装潢设计的关系1．包装造型设计包装造型指具有实用价值和美感作用的包装外观型体。包装造型设计是运用美学法则（点、线、面、体等多种形态要素的规律）对包装的立体外观所进行的艺术设计。从设计目的上主要解决艺术性和心理性，从包装功能上主要体现显示性和陈列性。2．包装装潢设计包装装潢指具有媒介作用、信息作用与促销作用的包装平面外观，包括图案、文字、商标、色彩及其排版方式。包装装潢设计是根据艺术思维运用艺术手段对包装进行外观的平面设计。与包装造型设计一样，包装装潢设计并不是纯艺术的劳动，它必须结合科学技术来进行。也就是说，要受到包装材料，包装机械与包装工艺等条件的限制。这一点与包装结构设计相同。3．包装结构设计与造型设计、装潢设计的关系（1）三者具有一定的关连性包装结构、造型与装潢设计的关连性，指他们在包装设计这一相对独立的系统中，不是一般的堆砌而成，不能理解成为三个要素的简单相加，而是相互联系相互作用的有机组合。例如，在折叠纸盒的包装设计中，决不是在其结构图上随意设计图案、文字、商标等，而是要考虑装潢的各个要素与结构的各个要素按一定方式的结合。在插入盖管式折叠纸盒的结构设计中，粘合襟片与盖板均连接在后板上，这样成型后，纸盒接缝处在盒体后部，前视观察不影响纸盒外观造型，而盖板由前向后开启，便于消费者取装或观察内装物。次要展示面设计在后板上。这样的结合方式使结构、造型与装潢巧妙地融为一体，整体设计没有缺陷。在未考虑结构特点而进行的装潢设计中，主要展示面（商品名称、商标牌号及生产厂家名称等）有可能设计在后板上，次要展示面（商品说明或外文牌号等）设计在前板上，这样当前视观察主要装潢面时，纸盒接缝处影响外观，而盖板由后向前开启，不便于消费者取用。最佳设计应该将主要展示面设计在前板，次要展示面设计在后板上。这样的结合方式使结构、造型与装潢巧妙地融为一体，整体设计没有缺陷。右图a为一化妆品塑料包装瓶的造型创意，b在此基础上考虑了瓶底结构及标准化瓶盖结构，按照瓶重进行容量调整，根据成形性和强度分析进行形状修正，从而完成了初步的结构设计。全部设计在计算机上进行。（2）三者具有共同的目的性如果把包装设计看成一个系统，他就是一个有机的整体，整体性则是其最基本的特征。包装设计系统整体的特征和功能不能归结为结构、造型与装潢设计三个子系统的特性和功能的总和，而是三者有机结合后的系统整体具有新的特性和新的功能。这些新的特性和新的功能是孤立的子系统所不具有的，而只有系统整体存在时才表现出来。也就是说，三者有机结合成包装设计后的整体功能大于其孤立状态下的功能总和。只有结构、造型与装潢设计有机地结合起来，才能淋漓尽致地发挥包装设计的全部功能和作用，换言之，三者间之所以需要紧密的有机联系，关键在于共同的功能目的，都是为了有效地实现包装设计的功能和作用。其实质是物质功能与精神功能的有机结合，科学原理与美学原理的有机结合，技术工艺与艺术创意的有机结合。三片罐结构的饮料包装给装潢设计设置了不少障碍，如接缝两端图案、色彩等的接合问题令不少设计师难以回避。而两片罐解决了中缝后，使设计思想不为所限，可以充分自由发挥。（3）三者具有相辅相成的综合性包装结构、造型与装潢设计是在包装设计中同一层次的子系统，不分主次相辅相成，一荣非皆荣，一损却皆损。结构设计是造型设计和装潢设计的基础，不同的结构设计对包装的外观有直接的影响，每一个创新的结构设计同时也要求有一个创新的造型和装潢设计。同一结构设计可以配合不同的外观设计，但不能以外观设计为基础来改变结构设计。在包装设计中，要考虑系统的综合性原则，不能片面地强化某一方面，而要综合地全面地考虑问题。否则，就有可能产生偏差，顾此失彼，因小失大，得不偿失。四、怎样学习包装结构设计通过以上分析，我们知道，在学习本门课程之前，应全面了解包装材料、包装机械及包装工艺等其它方面的知识，掌握造型和装潢设计的基本知识和基本技能，具备一定的审美情趣和鉴赏能力。在课程学习中，要不断加强立体空间物体的想象能力;同时要加强实践环节的练习，多模仿，多设计，多思考，多创新。任何一种结构都是科技进步的产物，必然留下时代的烙印，可以从中发现历史的局限，所以需要用批判的眼光认真地审视他们，改正缺陷，修补不足，就可能设计出一种创新的结构。总之，拓宽思路，注重实践，加强创新，才能在包装结构设计中有所建树。1-1举例说明包装结构、造型与装潢设计之间的关系。1-2用WPO的评奖标准分析一种包装实例并提出改进方案。