在企業禮盒的設計與製造過程中，內襯材質的選擇往往被視為次要考量。然而，從材料工程的角度來看，內襯不僅關乎產品的保護性能，更直接影響整體成本結構、環保合規性，以及最終的客戶體驗。過去十年間，我參與過超過 200 個禮盒專案的材料測試與選型，見證了從傳統發泡塑料到新型紙漿模塑的技術演進。
抗壓測試的工程基礎
內襯材質的核心功能是吸收衝擊能量，保護禮品在運輸與儲存過程中不受損。這涉及三個關鍵的物理參數：壓縮強度（Compression Strength）、回彈率（Resilience）和能量吸收係數（Energy Absorption Coefficient）。
根據 ASTM D1621 標準，我們通常會對內襯材質進行靜態壓縮測試。測試時，樣品被放置在壓力機的平行板之間，以每分鐘 2.5mm 的速度施加壓力，直到材料壓縮至原始厚度的 50%。這個過程中，我們會記錄應力-應變曲線，從中提取關鍵數據。
發泡塑料（如 EPE、EPS）在 10% 應變時的壓縮強度通常在 20-40 kPa 之間，而紙漿模塑則因纖維結構的差異，數值範圍較廣，約在 30-80 kPa。值得注意的是，這些數值會隨著溫度和濕度的變化而波動。在香港這樣高溫高濕的環境中，紙漿模塑的壓縮強度可能下降 15-25%，這是選材時必須考慮的因素。
發泡塑料的工程特性與局限
發泡塑料長期以來是禮盒內襯的主流選擇，主要基於其優異的緩衝性能和成本優勢。EPE（發泡聚乙烯）的密度通常在 20-40 kg/m³，具有良好的回彈性，即使經過多次壓縮，仍能恢復至原始厚度的 90% 以上。這使得它特別適合需要重複開啟的禮盒設計。
然而，發泡塑料的環保問題日益受到關注。根據香港環境保護署 2024 年的統計數據，塑料包裝佔固體廢物總量的 21%，其中發泡塑料因體積龐大、回收困難，成為堆填區的主要負擔。更重要的是，許多跨國企業已將「零塑料包裝」列為 ESG 目標，這直接影響了供應商的選材策略。
我曾為一家歐洲奢侈品牌設計禮盒內襯時，客戶明確要求不得使用任何石油基塑料。這迫使我們轉向紙漿模塑方案，但初期測試顯示，傳統紙漿模塑的抗壓性能無法滿足要求——產品在模擬運輸測試中出現了 3% 的破損率，遠高於客戶的 0.5% 容忍值。
紙漿模塑的技術突破
紙漿模塑並非新技術，但近年來在材料科學和製程工藝上取得了顯著進展。傳統紙漿模塑使用回收紙漿，纖維長度短且分佈不均，導致結構強度不足。新一代的紙漿模塑則採用長纖維增強技術，在紙漿中添加 10-15% 的竹纖維或甘蔗渣纖維，使抗壓強度提升 40-60%。
更關鍵的是模具設計的優化。通過有限元分析（FEA），我們可以預測內襯在不同受力點的應力分佈，進而調整模具的肋條厚度和間距。例如，在承載紅酒瓶的內襯設計中，我們將底部的肋條厚度從 2mm 增加至 3.5mm，並將間距從 15mm 縮小至 10mm，使得單點承重能力從 8kg 提升至 15kg，完全滿足運輸需求。
此外，表面塗層技術也是近期的重要突破。傳統紙漿模塑在潮濕環境下容易軟化，但通過噴塗水性聚氨酯塗層，可以將吸水率從 25% 降低至 8%，同時保持可生物降解的特性。這種塗層在香港這樣的高濕度環境中尤為重要。
瓦楞紙板的中間方案
除了發泡塑料和紙漿模塑，瓦楞紙板也是一種值得考慮的內襯材質，特別是在中低價位的禮盒中。瓦楞紙板的抗壓強度主要取決於楞型（Flute Type）的選擇。常見的 B 楞（楞高 2.5mm）和 E 楞（楞高 1.2mm）在垂直方向的抗壓強度分別約為 350 kPa 和 280 kPa，遠高於發泡塑料。
然而，瓦楞紙板的缺點在於緩衝性能較差。它的能量吸收主要依賴紙板的壓潰變形，一旦壓潰後便無法恢復，不適合需要重複使用的場景。此外，瓦楞紙板的裁切和成型工藝較為複雜，對於異形產品的適配性不如紙漿模塑。
在實務中，我們常採用混合方案：底部使用瓦楞紙板提供主要的承重支撐，側面和頂部則使用紙漿模塑提供緩衝保護。這種設計既能控制成本，又能滿足環保要求，是目前香港市場上較為流行的解決方案。
測試標準與實務應用
除了 ASTM D1621，禮盒內襯的測試還應參考 ISTA（國際安全運輸協會）的包裝測試標準。ISTA 3A 是針對包裹運輸的標準測試流程，包括振動測試、跌落測試和壓力測試。在我們的實驗室中，樣品會經過以下測試：
- 隨機振動測試：模擬貨車運輸時的振動，頻率範圍 1-200 Hz，持續 60 分鐘
- 跌落測試：從 76cm 高度自由落體，測試六個面、八個角和十二條邊
- 堆疊壓力測試：模擬倉儲時的堆疊壓力，施加相當於 5 層堆疊的重量，持續 24 小時
只有通過這三項測試，內襯材質才能被認定為合格。在實際應用中，我們還會根據客戶的具體需求調整測試參數。例如，出口到歐洲的禮盒需要經過更嚴格的溫度循環測試（-20°C 至 +60°C），以確保材料在極端氣候下仍能保持性能。
成本與環保的平衡
從成本角度來看，發泡塑料仍然是最經濟的選擇，每平方米的材料成本約為 HK$8-12。紙漿模塑的成本則較高，約為 HK$15-25，主要因為模具開發費用和較低的生產效率。瓦楞紙板介於兩者之間，約為 HK$10-18。
然而，成本計算不應僅限於材料本身。隨著香港政府推動「綠色採購政策」，使用環保材料的企業可以獲得稅務優惠和政府合約的加分。此外，許多終端客戶願意為環保包裝支付溢價，這使得紙漿模塑在高端市場的競爭力逐漸增強。
根據香港貿易發展局 2024 年的調查，72% 的受訪企業表示願意為環保禮盒支付 10-20% 的溢價。這個趨勢在金融、科技和奢侈品行業尤為明顯。因此，在選擇內襯材質時，必須將環保因素納入整體成本效益分析。
未來趨勢與技術展望
展望未來，我認為內襯材質的發展將朝向多功能化和智能化。例如，結合溫濕度指示功能的紙漿模塑，可以在運輸過程中監測環境變化，為高價值產品提供額外保障。此外，3D 列印技術也開始應用於內襯的快速原型製作，使得小批量客製化成為可能。
在材料科學方面，菌絲體複合材料（Mycelium Composites）是一個令人興奮的方向。這種材料由農業廢棄物和菌絲體培養而成，具有優異的緩衝性能和完全的生物降解性。雖然目前成本仍然較高，但隨著技術成熟，有望在未來 3-5 年內進入商業應用。
作為材料工程師，我深知每一次材料選擇都是技術、成本和環保的權衡。沒有完美的解決方案，只有最適合特定應用場景的選擇。通過嚴格的測試、持續的創新，以及對市場趨勢的敏銳洞察，我們才能為客戶提供真正有價值的內襯解決方案。
延伸閱讀：
參考資料：
- ASTM D1621-16: Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Cellular Plastics
- ISTA 3A: Packaged-Products for Parcel Delivery System Shipment 70 kg (150 lb) or Less
- 香港環境保護署：固體廢物監察報告 2024
