行業(yè)動(dòng)態(tài)
木塑復(fù)合材料托盤(pán)的研究
摘要：在對(duì)目前國(guó)內(nèi)外托盤(pán)材料和產(chǎn)品研究技術(shù)綜述的基礎(chǔ)上，比較木塑復(fù)合材料托盤(pán)與實(shí)木托盤(pán)、塑料托盤(pán)及鋼制托盤(pán)的使用性能及特點(diǎn)，論述木塑復(fù)合材料托盤(pán)的研制工藝和技術(shù)難點(diǎn)并指出，以廢棄塑料作為基體材料，以木質(zhì)剩余物纖維作為增強(qiáng)材料，利用擠出方法制作的新型復(fù)合材料托盤(pán)將成為托盤(pán)家族的主力軍。
前言
托盤(pán)是機(jī)械化裝卸搬運(yùn)的重要載體，是貨物倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ遊1]。托盤(pán)與叉車(chē)能形成一個(gè)集裝運(yùn)輸體系，將小型貨物或集裝箱按照一定的數(shù)量進(jìn)行歸總。目前，這種與裝卸搬運(yùn)機(jī)械化相適應(yīng)的集裝器具已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)不可缺少的重要工具。有關(guān)資料顯示，美國(guó)的托盤(pán)擁有總量約為15~20億個(gè)，人均占有7~8個(gè)；日本的托盤(pán)擁有總量已接近10億個(gè)，人均占有4~5個(gè)；韓國(guó)國(guó)內(nèi)托盤(pán)擁有總量也非常大，人均占有個(gè)；澳大利亞、歐洲等國(guó)家和地區(qū)的托盤(pán)化運(yùn)輸應(yīng)用也非常廣泛。與國(guó)外相比，我國(guó)托盤(pán)應(yīng)用水平差距很大，到2009年底，我國(guó)托盤(pán)擁有總量約1.7億個(gè)，人均略超出0.1個(gè)[2]。在我國(guó)加入WTO之后，我國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易量劇增，托盤(pán)供不應(yīng)求，我國(guó)托盤(pán)行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
在此背景下，研究利用木質(zhì)剩余物和廢棄塑料資源，開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保、技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料托盤(pán)，一方面可以節(jié)約大量木材，使尚未得到充分利用的生物質(zhì)和廢棄資源發(fā)揮較大效能；另一方面，研制出的新材料托盤(pán)對(duì)緩解我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)托盤(pán)材料和數(shù)量的需求具有積極意義。
國(guó)內(nèi)外托盤(pán)相關(guān)研究現(xiàn)狀
國(guó)外托盤(pán)研究情況
托盤(pán)作為一種機(jī)械化和單元化儲(chǔ)運(yùn)工具從19世紀(jì)下半葉在歐美地區(qū)推行開(kāi)始，距今已有百余年的歷史。國(guó)外學(xué)者對(duì)托盤(pán)做了大量研究，近期部分研究成果如下：
等人研究了不同材料木質(zhì)復(fù)合材料托盤(pán)的較大承載力和靜應(yīng)力，經(jīng)過(guò)比較得出一種較大承載力和靜應(yīng)力的托盤(pán)材料[3]。S.H.Masood和S.HaiderRizvi提出了一種利用木塑復(fù)合材料或瓦楞紙板復(fù)合物作為托盤(pán)材料的設(shè)計(jì)，并通過(guò)有限元分析得出了瓦楞紙板材料、木塑材料以及兩種材料復(fù)合的托盤(pán)設(shè)計(jì)方案[4]。JohnF.Hunt在經(jīng)過(guò)研究托盤(pán)原材料來(lái)源、纖維長(zhǎng)度、紙漿模塑材料性能等因素之間的關(guān)系后經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明了長(zhǎng)纖維比短纖維較容易形成纖維同向同面的優(yōu)良結(jié)構(gòu)，并計(jì)算出了材料的密度與彈性模量之間的回歸方程[5]。Brumbaugh.J分析得出了刨花尺寸大小對(duì)刨花板托盤(pán)性能的影響程度[6]。Walker分析了對(duì)托盤(pán)生命周期的影響因素。Heebink經(jīng)過(guò)分析驗(yàn)證，提出了頂鋪板在堆碼試驗(yàn)中一種較簡(jiǎn)單的計(jì)算方法[8]。E.GeorgeStern改進(jìn)了對(duì)托盤(pán)剛度和較大承載能力的測(cè)試方法，該種改進(jìn)方法相對(duì)于原方法更省時(shí)，較容易得出托盤(pán)的極限載荷[9]。Wallin在分析計(jì)算后得出了不同簡(jiǎn)支條件下托盤(pán)的工作情況和各種應(yīng)力對(duì)托盤(pán)的影響[10]。Urbanik提出了在一種簡(jiǎn)支情況下托盤(pán)的剛度和應(yīng)力的理論計(jì)算方法[11]。
國(guó)內(nèi)托盤(pán)主要研究情況
我國(guó)代木托盤(pán)材料主要集中在竹木復(fù)合、以塑代木、紙木復(fù)合、以木代紙等方面的研究。
中國(guó)包裝科研測(cè)試中心徐煒?lè)逋ㄟ^(guò)揭示分析我國(guó)蜂窩紙式托盤(pán)所出現(xiàn)的問(wèn)題，指出了影響蜂窩紙式托盤(pán)承載能力、力學(xué)性能、蜂窩紙式托盤(pán)質(zhì)量的各種因素，并對(duì)蜂窩紙式托盤(pán)提出了改進(jìn)意見(jiàn)[12]。浙江林學(xué)院劉曉紅、周魯兵對(duì)蜂窩板的結(jié)構(gòu)及其物理性能進(jìn)行了闡述，論證了蜂窩紙式托盤(pán)的生產(chǎn)工藝以及蜂窩板代替木材的可行性，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題提出了合理化建議[13]。吳海鳴介紹了寧波昌祺塑料有限公司所開(kāi)發(fā)出的內(nèi)置鋼管式塑料托盤(pán)，闡述了該專(zhuān)利能充分克服普通塑料托盤(pán)動(dòng)載、靜載荷較低的缺陷[14]。大連輕工業(yè)學(xué)院的黃俊彥指出，紙木式托盤(pán)是一種無(wú)毒無(wú)害的高品質(zhì)包裝運(yùn)輸托盤(pán)。
與普通的木制托盤(pán)相比這種托盤(pán)具有成本低、強(qiáng)度高、質(zhì)量高、防水、防潮、防蛀等特點(diǎn)[15]。南京林業(yè)大學(xué)的李玲、李大綱通過(guò)對(duì)竹木式托盤(pán)和普通膠合板式托盤(pán)的力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，指出在相同的情況下，普通膠合板式托盤(pán)所需要的厚度要比竹木式托盤(pán)厚得多。并且也得出了沿梁長(zhǎng)度和寬度方向厚度和載荷之間的關(guān)系[16]。彭國(guó)勛對(duì)雙面鋪板托盤(pán)的強(qiáng)度和剛度校核以及托盤(pán)的受力進(jìn)行了相關(guān)的分析，并對(duì)托盤(pán)制作工藝以及托盤(pán)的質(zhì)量性能提出了自己的觀點(diǎn)[17]。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與其他性能托盤(pán)比較
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與實(shí)木托盤(pán)比較。木材是利用較早的托盤(pán)材料之一，也是世界上較常用的托盤(pán)材料，約占市場(chǎng)份額86%。但是，面對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)森林資源缺乏的國(guó)家，市場(chǎng)有86%的托盤(pán)是實(shí)木托盤(pán)，這是極為不合理的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一棵成年樹(shù)僅能制作6個(gè)實(shí)木托盤(pán)，而這些實(shí)木托盤(pán)的壽命大約是1年，可見(jiàn)實(shí)木托盤(pán)對(duì)森林資源造成很大影響。相比之下，木塑復(fù)合材料托盤(pán)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)：
?。?）木塑復(fù)合材料托盤(pán)所用的原材料是木質(zhì)剩余物和廢棄的塑料，這樣既可以廢物利用，同時(shí)也使生態(tài)環(huán)境免受破壞。
?。?）實(shí)木托盤(pán)具有消耗木材、傳播蟲(chóng)害等弊端。許多國(guó)家對(duì)木質(zhì)包裝制品的進(jìn)出口進(jìn)行了限制或禁用。歐美等一些國(guó)家曾因天牛問(wèn)題對(duì)我國(guó)木質(zhì)包裝制品實(shí)施抵制政策。而木塑復(fù)合材料托盤(pán)就不存在這個(gè)問(wèn)題，由于木塑托盤(pán)擠出時(shí)需要一定的溫度，而這溫度足以把蟲(chóng)卵給消滅掉，從而解決后顧之憂(yōu)。
（3）實(shí)木托盤(pán)由于蟲(chóng)卵等問(wèn)題需要對(duì)實(shí)木托盤(pán)進(jìn)行熏蒸處理，因此每個(gè)托盤(pán)需要增加10元的成本。相比之下，木塑復(fù)合材料托盤(pán)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性?xún)r(jià)比高。
因此，木塑復(fù)合材料托盤(pán)取代實(shí)木托盤(pán)已成了一種必然趨勢(shì)。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與塑料托盤(pán)比較
目前，國(guó)內(nèi)使用較多的是實(shí)木托盤(pán)和塑料托盤(pán)，分別占86%和13%。而且很多具有采購(gòu)?fù)斜P(pán)意向的企業(yè)也把目光投向了塑料托盤(pán)。但是，塑料托盤(pán)原材料價(jià)格居高不下也是各個(gè)托盤(pán)制造企業(yè)不得不面臨的問(wèn)題之一，石油價(jià)格居高不下，即便在低油價(jià)時(shí)塑料托盤(pán)的平均成本也為90元/個(gè)，遠(yuǎn)高于木塑復(fù)合材料托盤(pán)。此外，塑料托盤(pán)模具開(kāi)發(fā)成本較高，也是各個(gè)托盤(pán)制造企業(yè)不得不面臨的一個(gè)問(wèn)題之一。與塑料托盤(pán)相比，在相同承載能力的條件下，木塑復(fù)合材料原料價(jià)格低廉且來(lái)源廣闊，模具開(kāi)發(fā)成本較低且可連續(xù)生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與鋼制托盤(pán)比較。
鋼制托盤(pán)由于自身的材質(zhì)原因，使得其重量很重，同時(shí)由于鋼制托盤(pán)在潮濕的環(huán)境中容易生銹，這點(diǎn)也對(duì)鋼制托盤(pán)的批量生產(chǎn)帶來(lái)了限制。
為了擴(kuò)大鋼制托盤(pán)的使用范圍，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了以Q195熱鍍鋅帶鋼為原料的輕鋼托盤(pán)。表1為木塑復(fù)合材料托盤(pán)與輕鋼托盤(pán)的比較。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)制作工藝與技術(shù)
工藝過(guò)程
?。?）主要原料與助劑。木粉：經(jīng)過(guò)篩分干燥處理后的目左右的木粉;廢棄塑料：基本成分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）等;助劑：偶聯(lián)劑、膠黏劑、防水劑、脫模劑、阻燃劑、抗氧劑、增韌劑等。
?。?）主要設(shè)備。生產(chǎn)制作木塑復(fù)合材料托盤(pán)的主要設(shè)備有電熱真空干燥箱、電熱鼓風(fēng)干燥箱、高速混合機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、注塑機(jī)等。
?。?）生產(chǎn)工藝。將處理后的木粉、廢舊塑料與粘結(jié)劑、防水劑、脫模劑、阻燃劑、氧化劑、增韌劑等用高速混合機(jī)按照一定的比例進(jìn)行混合。將混合后的混料放入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，隨后注射機(jī)注射樣條，將注射而成的樣條進(jìn)行組裝成成型托盤(pán)。具體工藝流程如圖1所示。
生產(chǎn)工藝關(guān)鍵問(wèn)題。木塑復(fù)合材料托盤(pán)的制備技術(shù)的關(guān)鍵之處是保證木粉的高填充量以達(dá)到托盤(pán)有較高使用性能的同時(shí)有較低的成本。在木粉的高填充量的前提下保證廢舊塑料有較高的滲透性和流動(dòng)性，促使木粉與塑料具有較好的界面相容性，使之復(fù)合。綜上必須解決以下問(wèn)題[18]：
（1）為了保證木塑復(fù)合材料托盤(pán)的機(jī)械性能，必須采用合適種類(lèi)的木質(zhì)粉料。如果木質(zhì)粉料含有較高的脂性，則應(yīng)該對(duì)木質(zhì)粉料進(jìn)行皂化處理，較常用的方法是將木質(zhì)粉料浸泡在溶液中，隨后水洗、中和、干燥。
?。?）為了保證木塑復(fù)合材料托盤(pán)中木粉與塑料的緊湊性，木質(zhì)填料的粒徑大小必須控制在一定的范圍之內(nèi)。這樣雖然有較高的填充量，但是并不表現(xiàn)出很大的體積。一般木質(zhì)粉料的粒徑大小控制在20~80目范圍內(nèi)，這樣可以很好地將木質(zhì)粉料與廢舊塑料浸潤(rùn)。同時(shí)，為了保證擠出成型均勻性，木塑復(fù)合材料托盤(pán)具有較高的機(jī)械性能，所有原料的含水率必須控制在2%以下。如果所加的木質(zhì)粉料的含水率在2%以上，導(dǎo)致然后制品產(chǎn)生氣泡，機(jī)械性能下降。
（3）保證木質(zhì)粉料與塑料的界面相容性。木質(zhì)粉料是極性物質(zhì)，其成份約有50%為纖維素，而纖維素中含有大量的羥基，這些羥基使木質(zhì)粉料具有較高的吸水性。相反，塑料是非極性的，具有很強(qiáng)的疏水性。因此，二者的相容性差，界面粘結(jié)力很小，極容易導(dǎo)致木塑制品的各向性能變差。為了提高木塑之間的界面相容性，可以在木質(zhì)粉料中加入1%~10%的鈦酸酯偶聯(lián)劑或聚丙烯酸酯偶聯(lián)劑。
（4）由于木塑復(fù)合材料是擠出成型，因此復(fù)合材料的熔體粘度對(duì)木塑制品的性能有著非常重要的影響。木質(zhì)粉料以團(tuán)聚的狀態(tài)包圍在塑料周?chē)?，隨著木質(zhì)粉料的增加，復(fù)合材料的熔體粘度將會(huì)越來(lái)越高，這樣將會(huì)導(dǎo)致加工流動(dòng)性下降。為了改善這一情況，可以加入適量的硬脂酸，這樣將改善木質(zhì)粉料的聚集程度，從而降低材料熔體粘度，提高加工流動(dòng)性。
?。?）注射成型的木塑樣條拼裝時(shí)托盤(pán)對(duì)各項(xiàng)力學(xué)性能的保證。如樣條與樣條之間的連接構(gòu)件、連接方式等。
結(jié)束
語(yǔ)林業(yè)木質(zhì)剩余物和廢棄塑料綜合利用是我國(guó)學(xué)術(shù)界近期研究的熱點(diǎn)之一，該問(wèn)題的深入研究對(duì)托盤(pán)的開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。以廢棄塑料為基體材料，以木質(zhì)剩余物纖維作為增強(qiáng)材料的木塑復(fù)合材料托盤(pán)，產(chǎn)品綠色環(huán)保，可回收二次加工再利用，原材料資源豐富，價(jià)格低廉，托盤(pán)的綜合性能優(yōu)于實(shí)木和塑料托盤(pán)。隨著對(duì)木塑托盤(pán)材料和產(chǎn)品性能研究的不斷深入，木塑復(fù)合材料托盤(pán)逐漸將成為托盤(pán)家族中的主力軍。
本文由 合肥木托盤(pán) 整理編輯。
摘要：在對(duì)目前國(guó)內(nèi)外托盤(pán)材料和產(chǎn)品研究技術(shù)綜述的基礎(chǔ)上，比較木塑復(fù)合材料托盤(pán)與實(shí)木托盤(pán)、塑料托盤(pán)及鋼制托盤(pán)的使用性能及特點(diǎn)，論述木塑復(fù)合材料托盤(pán)的研制工藝和技術(shù)難點(diǎn)并指出，以廢棄塑料作為基體材料，以木質(zhì)剩余物纖維作為增強(qiáng)材料，利用擠出方法制作的新型復(fù)合材料托盤(pán)將成為托盤(pán)家族的主力軍。
前言
托盤(pán)是機(jī)械化裝卸搬運(yùn)的重要載體，是貨物倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ遊1]。托盤(pán)與叉車(chē)能形成一個(gè)集裝運(yùn)輸體系，將小型貨物或集裝箱按照一定的數(shù)量進(jìn)行歸總。目前，這種與裝卸搬運(yùn)機(jī)械化相適應(yīng)的集裝器具已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)不可缺少的重要工具。有關(guān)資料顯示，美國(guó)的托盤(pán)擁有總量約為15~20億個(gè)，人均占有7~8個(gè)；日本的托盤(pán)擁有總量已接近10億個(gè)，人均占有4~5個(gè)；韓國(guó)國(guó)內(nèi)托盤(pán)擁有總量也非常大，人均占有個(gè)；澳大利亞、歐洲等國(guó)家和地區(qū)的托盤(pán)化運(yùn)輸應(yīng)用也非常廣泛。與國(guó)外相比，我國(guó)托盤(pán)應(yīng)用水平差距很大，到2009年底，我國(guó)托盤(pán)擁有總量約1.7億個(gè)，人均略超出0.1個(gè)[2]。在我國(guó)加入WTO之后，我國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易量劇增，托盤(pán)供不應(yīng)求，我國(guó)托盤(pán)行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
在此背景下，研究利用木質(zhì)剩余物和廢棄塑料資源，開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保、技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料托盤(pán)，一方面可以節(jié)約大量木材，使尚未得到充分利用的生物質(zhì)和廢棄資源發(fā)揮較大效能；另一方面，研制出的新材料托盤(pán)對(duì)緩解我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)托盤(pán)材料和數(shù)量的需求具有積極意義。
國(guó)內(nèi)外托盤(pán)相關(guān)研究現(xiàn)狀
國(guó)外托盤(pán)研究情況
托盤(pán)作為一種機(jī)械化和單元化儲(chǔ)運(yùn)工具從19世紀(jì)下半葉在歐美地區(qū)推行開(kāi)始，距今已有百余年的歷史。國(guó)外學(xué)者對(duì)托盤(pán)做了大量研究，近期部分研究成果如下：
等人研究了不同材料木質(zhì)復(fù)合材料托盤(pán)的較大承載力和靜應(yīng)力，經(jīng)過(guò)比較得出一種較大承載力和靜應(yīng)力的托盤(pán)材料[3]。S.H.Masood和S.HaiderRizvi提出了一種利用木塑復(fù)合材料或瓦楞紙板復(fù)合物作為托盤(pán)材料的設(shè)計(jì)，并通過(guò)有限元分析得出了瓦楞紙板材料、木塑材料以及兩種材料復(fù)合的托盤(pán)設(shè)計(jì)方案[4]。JohnF.Hunt在經(jīng)過(guò)研究托盤(pán)原材料來(lái)源、纖維長(zhǎng)度、紙漿模塑材料性能等因素之間的關(guān)系后經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明了長(zhǎng)纖維比短纖維較容易形成纖維同向同面的優(yōu)良結(jié)構(gòu)，并計(jì)算出了材料的密度與彈性模量之間的回歸方程[5]。Brumbaugh.J分析得出了刨花尺寸大小對(duì)刨花板托盤(pán)性能的影響程度[6]。Walker分析了對(duì)托盤(pán)生命周期的影響因素。Heebink經(jīng)過(guò)分析驗(yàn)證，提出了頂鋪板在堆碼試驗(yàn)中一種較簡(jiǎn)單的計(jì)算方法[8]。E.GeorgeStern改進(jìn)了對(duì)托盤(pán)剛度和較大承載能力的測(cè)試方法，該種改進(jìn)方法相對(duì)于原方法更省時(shí)，較容易得出托盤(pán)的極限載荷[9]。Wallin在分析計(jì)算后得出了不同簡(jiǎn)支條件下托盤(pán)的工作情況和各種應(yīng)力對(duì)托盤(pán)的影響[10]。Urbanik提出了在一種簡(jiǎn)支情況下托盤(pán)的剛度和應(yīng)力的理論計(jì)算方法[11]。
國(guó)內(nèi)托盤(pán)主要研究情況
我國(guó)代木托盤(pán)材料主要集中在竹木復(fù)合、以塑代木、紙木復(fù)合、以木代紙等方面的研究。
中國(guó)包裝科研測(cè)試中心徐煒?lè)逋ㄟ^(guò)揭示分析我國(guó)蜂窩紙式托盤(pán)所出現(xiàn)的問(wèn)題，指出了影響蜂窩紙式托盤(pán)承載能力、力學(xué)性能、蜂窩紙式托盤(pán)質(zhì)量的各種因素，并對(duì)蜂窩紙式托盤(pán)提出了改進(jìn)意見(jiàn)[12]。浙江林學(xué)院劉曉紅、周魯兵對(duì)蜂窩板的結(jié)構(gòu)及其物理性能進(jìn)行了闡述，論證了蜂窩紙式托盤(pán)的生產(chǎn)工藝以及蜂窩板代替木材的可行性，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題提出了合理化建議[13]。吳海鳴介紹了寧波昌祺塑料有限公司所開(kāi)發(fā)出的內(nèi)置鋼管式塑料托盤(pán)，闡述了該專(zhuān)利能充分克服普通塑料托盤(pán)動(dòng)載、靜載荷較低的缺陷[14]。大連輕工業(yè)學(xué)院的黃俊彥指出，紙木式托盤(pán)是一種無(wú)毒無(wú)害的高品質(zhì)包裝運(yùn)輸托盤(pán)。
與普通的木制托盤(pán)相比這種托盤(pán)具有成本低、強(qiáng)度高、質(zhì)量高、防水、防潮、防蛀等特點(diǎn)[15]。南京林業(yè)大學(xué)的李玲、李大綱通過(guò)對(duì)竹木式托盤(pán)和普通膠合板式托盤(pán)的力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，指出在相同的情況下，普通膠合板式托盤(pán)所需要的厚度要比竹木式托盤(pán)厚得多。并且也得出了沿梁長(zhǎng)度和寬度方向厚度和載荷之間的關(guān)系[16]。彭國(guó)勛對(duì)雙面鋪板托盤(pán)的強(qiáng)度和剛度校核以及托盤(pán)的受力進(jìn)行了相關(guān)的分析，并對(duì)托盤(pán)制作工藝以及托盤(pán)的質(zhì)量性能提出了自己的觀點(diǎn)[17]。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與其他性能托盤(pán)比較
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與實(shí)木托盤(pán)比較。木材是利用較早的托盤(pán)材料之一，也是世界上較常用的托盤(pán)材料，約占市場(chǎng)份額86%。但是，面對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)森林資源缺乏的國(guó)家，市場(chǎng)有86%的托盤(pán)是實(shí)木托盤(pán)，這是極為不合理的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一棵成年樹(shù)僅能制作6個(gè)實(shí)木托盤(pán)，而這些實(shí)木托盤(pán)的壽命大約是1年，可見(jiàn)實(shí)木托盤(pán)對(duì)森林資源造成很大影響。相比之下，木塑復(fù)合材料托盤(pán)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)：
?。?）木塑復(fù)合材料托盤(pán)所用的原材料是木質(zhì)剩余物和廢棄的塑料，這樣既可以廢物利用，同時(shí)也使生態(tài)環(huán)境免受破壞。
?。?）實(shí)木托盤(pán)具有消耗木材、傳播蟲(chóng)害等弊端。許多國(guó)家對(duì)木質(zhì)包裝制品的進(jìn)出口進(jìn)行了限制或禁用。歐美等一些國(guó)家曾因天牛問(wèn)題對(duì)我國(guó)木質(zhì)包裝制品實(shí)施抵制政策。而木塑復(fù)合材料托盤(pán)就不存在這個(gè)問(wèn)題，由于木塑托盤(pán)擠出時(shí)需要一定的溫度，而這溫度足以把蟲(chóng)卵給消滅掉，從而解決后顧之憂(yōu)。
（3）實(shí)木托盤(pán)由于蟲(chóng)卵等問(wèn)題需要對(duì)實(shí)木托盤(pán)進(jìn)行熏蒸處理，因此每個(gè)托盤(pán)需要增加10元的成本。相比之下，木塑復(fù)合材料托盤(pán)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性?xún)r(jià)比高。
因此，木塑復(fù)合材料托盤(pán)取代實(shí)木托盤(pán)已成了一種必然趨勢(shì)。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與塑料托盤(pán)比較
目前，國(guó)內(nèi)使用較多的是實(shí)木托盤(pán)和塑料托盤(pán)，分別占86%和13%。而且很多具有采購(gòu)?fù)斜P(pán)意向的企業(yè)也把目光投向了塑料托盤(pán)。但是，塑料托盤(pán)原材料價(jià)格居高不下也是各個(gè)托盤(pán)制造企業(yè)不得不面臨的問(wèn)題之一，石油價(jià)格居高不下，即便在低油價(jià)時(shí)塑料托盤(pán)的平均成本也為90元/個(gè)，遠(yuǎn)高于木塑復(fù)合材料托盤(pán)。此外，塑料托盤(pán)模具開(kāi)發(fā)成本較高，也是各個(gè)托盤(pán)制造企業(yè)不得不面臨的一個(gè)問(wèn)題之一。與塑料托盤(pán)相比，在相同承載能力的條件下，木塑復(fù)合材料原料價(jià)格低廉且來(lái)源廣闊，模具開(kāi)發(fā)成本較低且可連續(xù)生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)與鋼制托盤(pán)比較。
鋼制托盤(pán)由于自身的材質(zhì)原因，使得其重量很重，同時(shí)由于鋼制托盤(pán)在潮濕的環(huán)境中容易生銹，這點(diǎn)也對(duì)鋼制托盤(pán)的批量生產(chǎn)帶來(lái)了限制。
為了擴(kuò)大鋼制托盤(pán)的使用范圍，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了以Q195熱鍍鋅帶鋼為原料的輕鋼托盤(pán)。表1為木塑復(fù)合材料托盤(pán)與輕鋼托盤(pán)的比較。
木塑復(fù)合材料托盤(pán)制作工藝與技術(shù)
工藝過(guò)程
?。?）主要原料與助劑。木粉：經(jīng)過(guò)篩分干燥處理后的目左右的木粉;廢棄塑料：基本成分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）等;助劑：偶聯(lián)劑、膠黏劑、防水劑、脫模劑、阻燃劑、抗氧劑、增韌劑等。
?。?）主要設(shè)備。生產(chǎn)制作木塑復(fù)合材料托盤(pán)的主要設(shè)備有電熱真空干燥箱、電熱鼓風(fēng)干燥箱、高速混合機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、注塑機(jī)等。
?。?）生產(chǎn)工藝。將處理后的木粉、廢舊塑料與粘結(jié)劑、防水劑、脫模劑、阻燃劑、氧化劑、增韌劑等用高速混合機(jī)按照一定的比例進(jìn)行混合。將混合后的混料放入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，隨后注射機(jī)注射樣條，將注射而成的樣條進(jìn)行組裝成成型托盤(pán)。具體工藝流程如圖1所示。
生產(chǎn)工藝關(guān)鍵問(wèn)題。木塑復(fù)合材料托盤(pán)的制備技術(shù)的關(guān)鍵之處是保證木粉的高填充量以達(dá)到托盤(pán)有較高使用性能的同時(shí)有較低的成本。在木粉的高填充量的前提下保證廢舊塑料有較高的滲透性和流動(dòng)性，促使木粉與塑料具有較好的界面相容性，使之復(fù)合。綜上必須解決以下問(wèn)題[18]：
（1）為了保證木塑復(fù)合材料托盤(pán)的機(jī)械性能，必須采用合適種類(lèi)的木質(zhì)粉料。如果木質(zhì)粉料含有較高的脂性，則應(yīng)該對(duì)木質(zhì)粉料進(jìn)行皂化處理，較常用的方法是將木質(zhì)粉料浸泡在溶液中，隨后水洗、中和、干燥。
?。?）為了保證木塑復(fù)合材料托盤(pán)中木粉與塑料的緊湊性，木質(zhì)填料的粒徑大小必須控制在一定的范圍之內(nèi)。這樣雖然有較高的填充量，但是并不表現(xiàn)出很大的體積。一般木質(zhì)粉料的粒徑大小控制在20~80目范圍內(nèi)，這樣可以很好地將木質(zhì)粉料與廢舊塑料浸潤(rùn)。同時(shí)，為了保證擠出成型均勻性，木塑復(fù)合材料托盤(pán)具有較高的機(jī)械性能，所有原料的含水率必須控制在2%以下。如果所加的木質(zhì)粉料的含水率在2%以上，導(dǎo)致然后制品產(chǎn)生氣泡，機(jī)械性能下降。
（3）保證木質(zhì)粉料與塑料的界面相容性。木質(zhì)粉料是極性物質(zhì)，其成份約有50%為纖維素，而纖維素中含有大量的羥基，這些羥基使木質(zhì)粉料具有較高的吸水性。相反，塑料是非極性的，具有很強(qiáng)的疏水性。因此，二者的相容性差，界面粘結(jié)力很小，極容易導(dǎo)致木塑制品的各向性能變差。為了提高木塑之間的界面相容性，可以在木質(zhì)粉料中加入1%~10%的鈦酸酯偶聯(lián)劑或聚丙烯酸酯偶聯(lián)劑。
（4）由于木塑復(fù)合材料是擠出成型，因此復(fù)合材料的熔體粘度對(duì)木塑制品的性能有著非常重要的影響。木質(zhì)粉料以團(tuán)聚的狀態(tài)包圍在塑料周?chē)?，隨著木質(zhì)粉料的增加，復(fù)合材料的熔體粘度將會(huì)越來(lái)越高，這樣將會(huì)導(dǎo)致加工流動(dòng)性下降。為了改善這一情況，可以加入適量的硬脂酸，這樣將改善木質(zhì)粉料的聚集程度，從而降低材料熔體粘度，提高加工流動(dòng)性。
?。?）注射成型的木塑樣條拼裝時(shí)托盤(pán)對(duì)各項(xiàng)力學(xué)性能的保證。如樣條與樣條之間的連接構(gòu)件、連接方式等。
結(jié)束
語(yǔ)林業(yè)木質(zhì)剩余物和廢棄塑料綜合利用是我國(guó)學(xué)術(shù)界近期研究的熱點(diǎn)之一，該問(wèn)題的深入研究對(duì)托盤(pán)的開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。以廢棄塑料為基體材料，以木質(zhì)剩余物纖維作為增強(qiáng)材料的木塑復(fù)合材料托盤(pán)，產(chǎn)品綠色環(huán)保，可回收二次加工再利用，原材料資源豐富，價(jià)格低廉，托盤(pán)的綜合性能優(yōu)于實(shí)木和塑料托盤(pán)。隨著對(duì)木塑托盤(pán)材料和產(chǎn)品性能研究的不斷深入，木塑復(fù)合材料托盤(pán)逐漸將成為托盤(pán)家族中的主力軍。
本文由 合肥木托盤(pán) 整理編輯。
- 上一個(gè)：竹質(zhì)通用平托盤(pán)的制作工藝流程
