摘 要:我國木材資源短疑.用其他環撮再生柑料代替木材包裝材料已成為一個亟待解決的新課題.蜂窩板質輕、抗壓、抗震性能好,還可*城環使用.是一種新型的以紙代木的環保材料,全文從國內外代未包裝的現狀分析幾手,闡述了蜂窩板的結構和物理性能論證了它代木的可行性以及蜂窩紙托盤的生產工藝,并就生產中的相關問題提出了合理化建議 同時,對國家如何推進 以紙代木 的目標,闡述了自己的觀點
關鍵詞:蜂窩板;代術;托盤:應用
蜂窩紙作為綠色包裝材料,與瓦楞紙板、術材和塑料相比,有不可替代的優勢 它以紙代術,一噸蜂窩紙板可代替30~50立方來的木材,而成本則只有術材的三分之一。用蜂窩紙板做的托盤具有重量輕.強度高 成本低緩沖性能好等特性,并可取代EPS白色泡沫,消除白色污染 保護自然環境.是一種符合2l世紀發展要求的環保型新材料.在國內外包裝領域曰益得到應用和推廣。
一、 國內外代木托盤的發展
托盤(又稱棧板),是現代工商業生產、運輸、儲存及包裝的很重要的一種工具。白匪生以來.作句便于機械貯運用具已經有百泉年的歷電,據史料記載.zui早的債運托盤.姑干十九世紀下半葉,當時于工廠問和倉庫內部進行堆碼貨件和短途的搬運。
托盤的種類為了適應各種貨物裝載的特點的需要,托盤隊伍已經由小到大.逐步發展成為一個種類繁多的大家族。按托盤的用途分類,可劃分為一次性使用的易損耗型托盤、用于聯營運輸的運用托盤和倉庫,貨場.站臺、和碼頭等內部作為短途貯運的托盤等 易損耗型托盤為是一次性使用,一般比較簡單,成本也相對低廉,但底托和插孔必須符合有關規定,以便于叉車操作 通用盤因一般需參加聯營運輸.要求比較嚴格,為統一管1965年化標準組織(ISO)公布丁托盤的建議標其中包括了托盤的規格尺寸、選用材料,加工要求及性試驗方法等 爭用托盤一般主要是為企業自身而設計,滿足部分機械化裝卸,堆碼作業服務的,具有便于管理,不易丟失等優點。
托盤的形式多種多樣,比較常用的有平托盤、籍式盤和立柱式托盤三種,其中平托盤式目前應用zui多、zui后根據不同作業要求和制式,平托盤還可以分為單面、雙雙向進叉和四向進叉等多種類型。
按照托盤的制造材料和生產工藝不同,托盤又分為材、金屬 塑料托盤和復合型托盤。
托盤的規格托盤的規格因地區不同而不同。標化組織(ISO)承認的托盤規格為:1200×800mm的歐規格 1200×1O00mm的部分歐洲、加拿大,墨西哥格}1219×1016mm的美國規格;I1O0×1IOOmm的洲規格 在這四種托盤中,亞洲規格的托盤是與現在滾干世界的ISO集裝箱相配合而被認可的,并正被廣地使用蜂窩紙托盤的優點
(1j綠色環保,可*回收
(2)清潔衛生,無蟲蛀,*不需熏蒸消毒 符合美市場要求,醫藥食品等行業可直接使用
(3)平整光滑,無碎屑及鐵釘等有可能損壞貨物的問題,zui大程度保護承載物的包裝;
(4)堅固牢靠,承重結構合理,zui高承重可達3噸
(5)輕巧便利。重量平均只有6公斤,是同等木托盤的1/4,方便搬運;而且無論空運還是海運,都可使用戶大量節約運費,降低產品成本;
(6)緩解沖擊。由于采用蜂窩紙材料,依靠蜂窩特殊受力構造的優勢,產品完好率高。
1。國外代木托盤的發展現狀
發達國家的代木包裝,主要包括使用高強多層雙拱瓦楞紙箱;非木制品托盤;邊、角、底、頂的加固結構材料和用作中隔、襯墊、填充的緩沖、定位、防護、輔料等非木質化材料應用幾個方面,而且早在上個世紀年代八十年代中期就步入商業化應用階段。而代木托盤以其較*的性能引起了人們的普遍關注。
代木托盤一般分為蜂窩紙板托盤、紙漿模塑托盤、紙質加填充料的托盤、塑料托盤、金屬托盤等。它們同包裝箱一起作為運輸包裝的整體,參加高品質的流通過程,這在國外也已有二十多年發展史。雖然直到現在仍使用一定量的經熏蒸防腐處理過的木箱和膠合板之類的加工木材制品制作的木制托盤,但代木托盤正在逐步取代木制托盤。比如,以前針對中小型代木紙箱,一般都是通過自動生產線做成重載包裝箱,與木質托盤在箱底固定連接,而zui近幾年逐漸改用紙質托盤和非全木復合托盤。蜂窩紙托盤作為一種新型的代木托盤也發揮著巨大作用。美國Tinek公司,Elis Caliber托盤集團公司都有經防水處理的蜂窩紙板全紙質托盤和用作箱角、箱底的有緩沖性能的防護包裝材料的生產和服務業務。與此同時它也可以作為在重型包裝箱中的襯墊、隔板,與箱子內壁貼合作為承重補強的壁板材料。
在國外, 生產代木托盤較出名的公司有加拿大DURA公司,日本的愛因工程株式會社,美國新澤西州塑料再生中心(CPRR)、Polymer ic Inc.TX.公司,德國的Rimaplan Munich公司,澳大利亞的Smorgon ConsolidatedSydeny等。
2.國內代木托盤的發展現狀及問題
國內各種代木托盤在1998年前后得到較為廣泛的推廣應用,在口岸和港口城市應用十分普遍。其產品有蜂窩紙板托盤與瓦楞紙板托盤。前者與后者或前者與膠合板粘合而成的替代木質托盤的產品,就構成了所謂的貝力紙質托盤、CURA塑木托盤、紙漿水塑托盤等。另外,目前市場上有少量的木塑新材料托盤被應用,這種材料是用廢舊木質纖維和廢舊熱性塑料以一定比例添加特制的粘合劑、添加劑,經高溫、高壓連續制成的結構型材。該型材具有良好的機械性能,尤其適用于大型物流中心的物資儲運。同國外相比,目前國內代木托盤在技術、性能和設備上仍有一定差距。例如在生產蜂窩紙托盤中,蜂窩紙芯及紙板的性能就是很關鍵的環節。但是國內針對這方面的設備還比較落后,還存在著生產出的紙芯不成完整的正六邊形、膠水的粘接強度還不夠的缺陷。而國外的設備相對較貴,一般為國內廠家的價格的6~10倍。例如荷蘭荷力勝一套生產線的報價為2000萬人民幣,美國OMS公司也要1020萬人民幣。另外一方面,國家和有關部門缺乏代木托盤方面的有關技術要求和規范。例如,目前實行的 塑料平托盤國家標準 是1994年制訂的,這個標準中規定有4個尺寸,而按照物流標準要求,托盤的尺寸只能有1~2個。而生產托盤的廠家對這方面的研究有心無力,從而造成了托盤規格混亂,性能測試不夠系統和嚴謹。這些因素在一定程度上阻礙了我國代木托盤的進一步發展。
二、蜂窩紙板概述
1。蜂窩紙板的結構與特性
蜂窩紙板的結構為上下兩層面紙,中間為自然蜂窩狀的芯紙,用一定的粘合劑(常用的粘合劑有脲醛膠和白乳膠)將芯紙粘合在兩層面紙之間,形成三層狀結構(如圖1所示)。蜂窩紙板的厚度變化主要靠增加或減少蜂窩芯紙的厚度來實現(如圖2所示),結構始終保持三層,其厚度一般可以在5-90mm之間變化。例如,荷力勝(廣州)蜂窩材料有限公司生產的蜂窩紙板就可以在10-100mm之間變化,可提供zui大寬度可達2000mm。蜂窩紙板夾芯柱孔的尺寸可變化,它的變化也可改變蜂窩紙板的強度。蜂窩紙板在國內生產歷史不長,故尚無原紙及其標準,因此蜂窩紙板紙芯用紙標準采用的是瓦楞原紙標準(GB/T 13023-91),面紙采用的是箱板紙標準(GB/T 13024-91)。[81蜂窩紙板的結構決定了它的特性,除了蜂窩紙芯的性能外,蜂窩紙扳又增強了受壓均勻、抗壓、抗彎、抗剪強度高和緩沖性、減振性好等方面的性能,不失為一種綠色、節能、環保、高科技的新型包裝材抖。2蜂窩原紙與蜂窩紙芯的主要性能指標蜂窩原紙的主要性能指標


(1)紙的定量
即單位面積上紙的重量。通常蜂窩紙板的芯紙即瓦楞原紙的定量一般在120~l80g/m 之間,面紙定量在200~500 g/m:之間。在蜂窩托盤的生產中,應照托盤承載重量不同選用不同定量的紙 這不光是對其物理性能的考慮,也出于對經濟成本的考慮,因為一般來說,紙的定量越大,其抗磨損、抗壓及防潮能力就越好,但成本也越高。
(2)紙的方向性
紙張具有一定方向性,由于纖維排列多為紙張縱向.而且在造紙機內紙張承受了較大的牽引力,造成了紙縱橫向差別很大。在蜂窩紙生產中.當芯紙的纖維方向與蜂窩面紙垂直時,其抗壓強度較大。
(3)水分含量
水分對紙的柔韌性和彈性、強度都有明顯的影響。當水分過高時,紙自身很軟、強度急劇下降,不易牯接 當水分過低時,紙發脆易斷,這些都將影響托盤的質量。一般蜂窩紙板原材料用紙的水分在8%~12%之間,蜂窩紙板的水分控制要合適,否則會嚴重影響紙板的抗壓強度和緩沖性能。
(4)紙的環壓強度
所滑環壓強度,就是試樣邊緣受壓直到壓潰所能承受的zui大壓縮力。環壓強度越高,則蜂窩紙板的平壓強度就越高,其承載能力就越高。通常蜂窩芯紙的環壓強度狂4.4~5.5N·m/g之間,而面紙的環壓強度在6.5N m/g左右。另外,蜂窩紙板的平壓強度與蜂窩紙芯的高度有關,一般蜂窩紙板的平壓強度隨著蜂窩紙扳厚度的增加而呈緩慢下降的趨勢,所 紙的環壓強度直接影響托盤承載能力的大小。
蜂窩紙芯的主要物理性能指標含水率正常空氣濕度下,蜂窩紙芯含水率不大干15%。在使用蜂窩紙芯時,經過拉伸烘干處理使其含水率小于4% 。 便蜂窩紙芯的定型。拉伸干壤后的蜂窩紙芯在30mins內保持形狀。
(1)扎壓強度
蜂窩紙芯的抗壓強度表示展開的蜂窩紙芯在厚度方向上 位面積內所能承受的壓力,它與蜂窩紙芯的紙材、蜂窩形狀,孔徑大小和含水率都有非常密切的關系。含水率越低,抗壓強度就越高,反之亦然。蜂窩紙芯的抗壓強度在含水宰為3%時,達到zui大。
(2)緩沖強度
當蜂窩紙芯所能承受的壓力超過它的抗壓強度,蜂窩紙芯將被壓潰而變形,此時,蜂窩紙芯在單位面積上所能承受的平均壓力就是緩沖強度。因此,它的能量吸收能力是可以預知的。它使得蜂窩紙芯在能量吸收方面具有良好的應用前景。
(3】比重
蜂窩紙芯的比重表示單位體積內展開蜂窩紙芯的重量。在相同的芯紙克重條停下,蜂窩紙芯孔徑越小.比重越大 抗壓強窿越大,在相同的孔徑條件下,芯紙的克重越大,比重也越大,抗壓強度亦增加。
(4)孔徑比
為保證蜂窩夾層板的蜂窩強度.蜂窩紙芯的拉伸程度應盡量充分,使蜂窩紙芯內徑接近zui大值,即孔徑比{蜂窩孔距與其內徑的比,i=a/d,見圖3)為1時蜂窩紙芯的寬度是未展開圖三孔徑比示意圉前寬度的75%,此時蜂窩紙芯形狀接近正六邊形蜂窩結構,各種性能也達*(見表1)。

表1荷力勝蜂窩制品公司常用規格蜂窩紙芯的性能指標

注:表1中所列數值為荷力勝蜂窩紙芯在拉伸干燥后測得的壓強。
一般情況下,蜂窩紙芯的拉伸適用范圍在60%至80%之間。
3.膠粘劑
膠粘劑品質的高低直接影響到蜂窩紙板的剝離強度、剪切強度、抗壓強度等,因此膠粘劑在蜂窩紙板生產中起著非常重要的作用。由于蜂窩紙托盤要求防潮、耐水,作為出口產品還必須滿足耐濕熱環境的要求。顯而易見,不宜采用玉米淀粉膠作為托盤用膠,而采用白乳膠。白乳膠(PVAc)主要成分是聚醋酸乙烯酯,俗稱“白膠”或“白乳膠”。它的缺點是耐水性、耐濕性、耐熱性差。因而用于制作蜂窩夾芯板材的白乳膠,要用改型的防水型PVAc。它常溫固化速度較快,不需要加熱和添加固化劑,適于大面積作業。例如荷力勝公司生產蜂窩芯的膠粘劑是美國富樂膠粘劑公司(H.B.Fuller Company)生產的CW 型白乳膠,生產出的蜂窩紙芯的質量較穩定,但成本偏高,CW 型白乳膠每噸達8000多人民幣。
I 蜂窩紙托盤的技術條件
1。蜂窩紙托盤的技術條件
引用的標準GB 3716—83 托盤名詞術語GB/T 2934-1996 中國聯運通用平托盤國家標準GB/T 4996—1996 中國聯運通用平托盤的試驗方法托盤相關術語(見表2)
表2 托盤相關的術語


托盤的結構
根據托盤底腳的不同,主要有塑料底腳和紙管底腳兩種結構的托盤,當然可以根據不同的需要進行訂做。托盤的面板主要用蜂窩紙板加紙護角(如圖4)的形式,也可以根據托盤承載大小不同,在托盤面板的背面安裝加固的板材或紙護角條(如圖5)。同樣紙管的底角也采用同樣的方式復合。在考慮成本基礎上,主要采用單面雙向進又和四向進叉的方式。

托盤的尺寸
為了盡量減少紙蜂窩托盤原材料的數量,提高通用化程度,并參照目前市場上常用蜂窩托盤尺寸,主要確定了以下四個規格(W ×L×H,單位:mm 1000×1200×130;800×1200 x 130:1100 x 1l00x 130 800×1000×l3O 海運集裝箱和卡車等運輸設備的尺寸是由ISO或一些國家標準來規定的。在橫向若擺放一列托盤,則托盤尺寸太大.裝卸幽難,擺放兩列為宜。考慮到橫向奄度23013內擺放二列及作業所需的間隙,采用把2200苛為2種尺寸較合適的托盤,于是可以采用強度高的兩向進艾型I100 X1100×130托盤;而對于1000×l200 x130的托盤,剮要用寬1000和長1200的組臺擺放,因此必頑選用四向進叉型托盤。

原材料要求
(1)蜂窩紙板
蜂窩紙扳芯紙采用定量≥1 50g/m2:的高強瓦楞原紙,根據客戶要求承載重量不同.選擇不同定量的紙。根據El前檢測的常用的幾家造紙公司的環壓指數數據及穩定程度,并參照托盤承載重量的不同、建議優先采用東莞理文造紙公司定量為l50g/m 2瓦楞紙和中國臺灣榮成造紙公司定量為l80g/m 的砭楞原紙。
根據托盤承重zui的不同.可以采用 同類型的蜂禽芯。靜態承重量<500Kg,蜂窩芯紙的類型為C型一靜態承重量≥500Kg.蜂窩芯紙的類型為B型 蜂窩面紙采用定量≥450g/m2 的沙管紙
(2)紙護角
紙護角是多張牛度紙復貼后 經護角機定型壓制而成(亦稱邊緣板j,用于貨品堆疊后,補強包裝物邊緣支撐力或防止碰損用。這里用它來保護托盤中蜂窩紙板的邊緣以及提高托盤自身的抗壓能力。=_I三要采用規格有(如圖6,規格為:厚×A x B, 位:ml:n):5 x 50 x 50j 3.5 x 50×50{5×70×70;3.5×70 x 70。另外,我們還可以采用u型的紙護角與托盤的面板配合.提高牯接強度.當然u型的紙護角比L型的紙護角的成本要高,這往實際生產中也是要考慮的公差
{1)外形公差
外形尺寸 差為0~一6m,由于材料收縮原故.在制造時需有一個正差.即制造聳差為±3mm。
(2)方正度公差
托盤成品的平面兩對角線長度之差不應超過13mm。
檢測方法
(1)送往國家托盤檢測機檢測
參照中國聯運通用平托盤的試驗方法(GB/T 4996-1996)
(2)按照企業的內部方法進行檢測
項目見表3.即外觀、動載試驗與靜載試驗三項項目。
表3 企業自行幢猁項目衛要求

2 蜂窩紙托盤的生產工藝
生產工藝流程及注意的問題
因為目前國內的紙托盤還處于起步階段,這方面的設備很少.完整的梳水生產線幾乎沒有。大多數的廠家還是依靠人工作業 所以這就給托盤的制造帶來了很大的質量隱患 下面 所謂的半自動化生產工藝,做一下蜂窩托盤生產工藝的分析。
蜂禽托盤的生產工藝主要分為三個部分:托盤面板生產,托盤底腳生產和面板與底角的粘腔 其工藝流程為:

在實際生產過程中.必須注意以下幾個問題:
(1)首先應廢檢測蜂窩紙板的質量 其中特別應注意蜂窩紙芯與面紙之間的牯接強度是否造刊技術要求,如果這兩者之間的粘接強度不夠.即使底腳與而板做的再牢,在動載荷中,就有可能造成托盤底腳的脫落。 用蜂窩紙板和其他材料復合的方式,提高其綜合性能。
(2)應選用平整度較好的蜂窩紙板。因為蜂窩紙板結構特點,造成了它在運輸和貯存過程中很容易引起翹曲,這樣將影響粘接強度。
(3)蜂窩紙板和紙護角在涂完膠后必須有一定的干燥時間才能粘接。因為每種膠粘劑都有一定的固化時間和固化速度,生產中必須把握這點。一般用白乳膠涂完膠后,放置干燥6~l0分鐘效果*。
(4)對于剛生產出的底腳.面板以及底腳與面板剛粘接后的托盤都應該有合適的重物進行一定時間的保壓。一般說來,保壓時間不能少于4小時。
對生產工藝的幾點思考
(1)對于托盤面板上所用的紙護角,可以考慮用定量較高的瓦楞紙或牛皮紙代替,這樣不但能解決紙護角不容易粘接的問題,而且能降低成本。因為采用的紙護角至少有3mm的厚度,這與托盤面板相比高出的3mm造成了整個面板不平整,堆碼時大部分力都由紙護角承受,這也一定程度上加快了托盤的變形。
(2)針對不同規格的托盤,應提高其標準化程度。例如對于不同規格的托盤,在滿足性能的條件下可采用相同規格的底腳。此外,還可以考慮對面板和底腳的尺寸采用同一模數整數倍的尺寸,例如底腳寬為l 50mm,面板寬為(150×7)l050mm,這些都有助于減少物料損耗,降低成本。
(3)蜂窩托盤是一種紙制品,具有抗壓強度有限、容易受潮等弱點,而且技術也尚未*成熟。我們可以考慮
(4)應提高機械化生產的程度,從而提高生產效率和產品質量。
國內蜂窩紙托盤的研究和使用才剛剛開始,生產紙蜂窩芯托盤的廠家也很少。由于它具有一定的技術含量,加之國家相關的基礎研究跟不上,相關標準也不健全;而企業又沒有能力和財力進行自行研究,生產中也沒有標準可依,造成了目前蜂窩紙托盤生產的混亂局面。表現在生產技術落后,技術參數和型號種類較混亂,生產效率偏低,壟斷較明顯,價格偏高等方面。反過來這些因素又制約了蜂窩紙托盤的良性發展。
因此,國家應盡快制定、頒布紙蜂窩芯應用于包裝等領域的相關政策和生產、使用標準,集中國內相關研究單位和企業聯合研究和開發適合不同領域使用的蜂窩板包裝材料和其他適路產品,拓寬應用的領域,實現“以紙代木的目標,緩解我國木材短缺的壓力。此外,國家和企業應通過媒體、雜志.網絡等傳媒途徑,大力宣傳蜂窩紙材料及產品的知識和*性,讓更多的人們了解它、喜歡它,從而主動接納它,拉動市場需求。
我國木材資源嚴重匱乏,發展代木包裝材料已是大勢所趨。而蜂窩紙板在代木托盤中的應用正是符合以環保為主題的當代社會發展的需要。在物流逐漸發達的今天,進一步研究和發展蜂窩板在代木托盤中的應用,必將對經濟發展、環境保護和技術進步有著重要的意義。(浙江林學院工程學院 劉曉紅 周魯兵)
來源:中國包裝
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