（材料学专业论文）生物质模压刨花托盘的研究及市场化.pdf

生物质模压托盘的研究及市场化 摘要 生物质模压刨花托盘是一种新型环保托盘，是国内外托盘市场的后起之秀。本文在借 鉴国内外对杨木刨花板、麦秸刨花板以及托盘性能的相关研究成果上，结合模压凹凸托盘 和模压平面托盘的特点，就模压凹凸托盘、竹条增强型模压平面托盘及其板材，展开一系 列的性能研究。并对现有托盘市场进行分析，针对这种生物质模压刨花托盘产品，对其产 业链做细致的比较研究，从而为其市场化推广提供理论依据。所做主要工作和成果如下： 国外模压凹凸托盘的结构设计、性能特征等都已相当成熟化，形成了独特的一套产品 体系，可以适用于不同场合的货物运输。而国内模压凹凸托盘与之相比，无论是结构、性 能、生产工艺等都还处于初级阶段，尚待改进。 我国自行研制的模压平面托盘虽为新型托盘，尚未广泛推广，但其结构设计和生产工 艺已申请到国家1 3 项专利，并且在使用性能上达到国标要求。 竹条增强型杨木模压平面托盘、竹条增强型麦秸模压平面托盘和未进行竹条增强的杨 木模压平面托盘的板材进行了侧压性能的分析，研究表明，由于麦秸秆以及竹条本身的表 面特性及化学性质，会造成界面结合强度不够，从而导致其受力时会产生界面脱胶和剪切 皱损现象。 通过对模压托盘产业链的分析以及同时对模压托盘进行了销售价格的制定和产业一 体化战略分析后，认为模压刨花托盘完全可以迅速推向市场，具有广阔的市场前景，从而 促进中国物流产业的现代化。 关键词：模压托盘；力学性能；托盘产业；市场化 p r o p e r t i e sa n dm a r k e t i z a t i o no f b i a o m a s sp r e s s w o o dp a l l e t a b s t r a c t b i a o m a s sp r e s s w o o dp a l l e ti st h en e wo fe n v i r o n m e n l a lf r i e n d l yp a l l e t b a s e do n an u m b e r o fd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h e so np o p l a rp a r t i c l e b o a r d sa n dw h e a ts t r a wp a r t i c l e b o a r d sa s w e l la sp r o p e r t i e so fp a l l e t ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h ep r o p e r t i e so fn e s t e dp r e s s w o o dp a l l e t sa n d f l a tp r e s s w o o dp a l l e t sa sw e l la st h ep a l l e tm a r k e to fo u rc o u p - u 嘎, a n ds t u d i e si t si n d u s t r yc h a i n ， s oa st op r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h i sn e w t y p eo fp a l l e t s o m ep o i n t sh a v e b e e nl i s t e da s f o l l o w t h es t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s ，p r o d u c t i o np r o c e s sa n dt e c h n i c a lf e a t u r e s o fn e s t e d p r e s s w o o dp a l l e tw e r ea l lv e r ym a t u r ea n dp e r f e c t ，t h i sk i n do fp a l l e t sh a v e b e e nf o r m e di t so w n p r o d u c t ss y s t e m ，a n dc a l lb eu s e di n d i f f e r e n ts i t u a t i o n s c o m p a r e dw i t hf o r e i g nn e s t e d p r e s s w o o dp a l l e t s ，t h ep r o p e r t i e so fd o m e s t i cp a l l e ti ss t i l ln o tv e r ym a t u r e ，s ot h ei m p r o v e m e n t i sv e r yn e c e s s a r y n l es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c s ，p r o d u c t i o np r o c e s sa n dt e c h n i c a lf e a t u r e so ff l a tp r e s s w o o d p a l l e tc a nm e e tt h en a t i o n a ls t a n d a r d a l t h o u g hi ts t i l li nt h ep r i m a r ys t a g e ，i t ss t r u c t u r ea n d p r o d u c t i o np r o c e s sh a sb e e na p p l i e df o r13n a t i o n a lp a t e n t s t h el a t e r a l d e p r e s s o fb a m b o o r i e n f o r c e d p r e s s w o o dp a l l e t m a d e b yp o p l a r , b a m b o o r i e n f o r c e dp r e s s w o o dp a l l e tm a d eb yw h e a ts t r a wa n dp r e s s w o o dp a l l e tw i t h o u t b a m b o o r i e n f o r c e dw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a tb e c a u s eo ft h es u r f a c ec h a r a c t e r i s t i c so f t h eb a m b o oa n dw h e a ts a w , t h ei n t e r f a c i a lb o n d i n gc a l ln o tm e e tt h ed e m a n d i n g t oo v e r c o m e t h i sd i s a d v a n t a g e ，w ec a l lm a k ep r e t r e a t m e n tt ot h er a wm a t e r i a l ，a n da l s oc a nd e v e l o pn e w t y p e o fg l u e ，s oa st oi m p r o v et h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c t s n l ep r e s e n ts i t u a t i o no fo u ro w nn a t i o n a lp a l l e tm a r k e tw e r es t u d i e d 1 h er e s u l t ss h o wt h a t a l t h o u g ht h ep a l l e ti n d u s t r yi no u rc o u n t r yh a sb e e nd e v e l o p e dr a p i d l y , t h el e v e lo fi ti ss t i l lf a r f r o mt h ed e m a n do fn a t i o n a le c o n o m ya n dl o g i s t i c s a n dt h em a i np r o d u c ti no u rc o u n t r yi s s t i l lw o o dp a l l e t s ，w h i c hw i l lw a s t et h ef o r e s tr e s o u r c e s a f t e rt h ea n a l y s i so ft h ei n d u s t r i a l c h a i no ft h ep r e s s w o o dp a l l e t ，w ef o u n dt h a tt h i sk i n do fp a l l e tc a l lb ep u s h e di n t ot h em a r k e t ， s o 嬲t oi m p r o v et h em o d e r n i z a t i o no ft h el o g i s t i c si n d u s t r yi no u rc o u n t r y k e yw o r d s ：p r e s s w o o dp a l l e t ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，p a l l e ti n d u s t r y , m a r k e t i z a t i o n 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 学位做储c 本人：目煳稚多月，易日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合 为学校的科技成果，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密彩 ( 请在以上方框内打“ ) 泖6 月肜日 研年6 月肜日 1 1 虿 憩： 跏 大芝。 矽乎 名名签签人人本本 者师作教 文沦 位导学指 致谢 本论文是在导师李大纲教授的悉心指导之下完成的。两年来，导师渊博的专 业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，朴实无 华、平易近人的人格魅力对我影响深远。本论文从选题到完成，几易其稿，每一 步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血，在此我向我的导师李大 纲教授致上深切的谢意与祝福! 在试验材料方面，感谢江苏省泗阳县蓝阳托盘制造有限公司的帮助。 本论文的完成也离不开其他各位老师的关心与帮助。感谢蒋本浩教授、徐长 妍副教授、朱南峰教授所提出的宝贵意见，在此特向他们表达最诚挚的谢意。 论文完成之际，感谢师姐李玲博士、邓巧云，师兄徐朝阳博士、郭勇博士以 及学长郭晓磊，同学周吓星、胡满青、熊伟、孟玉洁、王军煌，师弟剧文志，师 妹田先玲、翟胜丞、李晶晶、肖伟、王海莹的关心和帮助，同时感谢研究生阶段 各位舍友的帮助。 还要感谢父母在我求学生涯中给与我无微不至的关怀和照顾，一如既往地支 持我、鼓励我。同时，还要感谢好友李丹两年来对我的爱护和帮助，愿友谊长存! 田少娟 2 0 0 9 年4 月于南林 1 绪论 1 1 托盘产业及托盘发展现状 1 1 1 托盘在国民经济及物流产业中的重要性 托盘是堆放货物的载体，是机械化装卸、搬运的工具。托盘把分散的小型货物与集装 箱按一定的数量归总，以单元形式运输与叉车一起组成集装单元的运输体系，托盘己成为 现代物流系统不可缺少的重要器具，为世界各国普遍采用。随着国民经济的发展，特别是 我国加入w t o ，货物运输不断增加，对托盘的需求也在不断增长。 在整个物流设备这个大家族中，托盘是最不起眼但又无处不在，最为简单但又极为重 要的基础器具。在物流系统中，要处理的对象绝大多数都是杂件，货物形状各异、大小不 一。为了实现机械化、自动化，最好的办法就是把货物规划为整齐划一的作业单元。而托 盘恰恰是这个单元的最佳载体。它便于叉车装卸搬运，从而大大提高作业效率。因而以托 盘为基础的货物单元是物流系统中最主要的单元【z j 。 过去，曾有人误把托盘单一地看作为包装附属物，或只把托盘的功能限定在装卸搬运 环节，近年来随着物流“热”的持续升温，越来越多的人发现，托盘作为“活动的平台”、“可 移动的地面”，在包装、运输、仓储等其他物流环节的功效也十分突出，尤其在“托盘一贯 化运输、“门到门”物流服务过程中，更显示出不可替代的地位。“托盘物流”和“集装箱物 流”作为集装单元化物流的两大分支系统，引起了业界的广泛关注和青睐，并逐渐成为现 代物流和供应链的“宠儿”。 集装单元化是以集装单元货物为基础的装卸搬运、包装、仓储、运输等物流活动一体 化运作的方式之一，集装单元货物以托盘为平台所构成，与叉车、吊车、货架、集装箱、 汽车、火车、船舶、飞机、仓库、配送中心等相关装备、器具、设施有机结合、整齐划一、 贯穿始末，最终实现物流各环节的匹配、统一、协调、顺畅和贯通，达到物流的低成本、 高效率的目的。其中，托盘是最基本的物流器具，承上启下、承前启后的载体，也是整个 物流过程中最为关键的基础构成要素。无论从托盘利用的广度，还是从托盘利用环节的系 统性以及托盘的共性特征等任何角度来讲，托盘物流都堪称为整个物流大系统中的一个重 要的分支。大量实践表明，以托盘为基准推进包装模数、叉车性能、汽车厢体和集装箱规 格、货架和货格尺寸的标准匹配十分科学合理；以托盘物流为标准恒量运输、仓储、装卸 搬运、包装、流通加工、配送等物流各环节的组合与衔接程度，可避免物流过程中的浪费， 大幅度节约成本；从托盘物流的角度审视物流是否科学、合理，能明显提高物流全过程的 效率。 人们对托盘作用的认识时间虽说不长，但也早在太平洋战争时澳大利亚就成立了托盘 联营公司，上世纪五、六十年代，美国、英国、法国、德国、瑞典、瑞士、荷兰、澳大利 亚、加拿大等国家开始在码头、货运站等运输枢纽建立托盘租赁和回收站点，后来又建立 了欧洲托盘联营组织和欧洲托盘协会。日本起步虽说稍晚些，但也至少在4 0 年前就成 立了托盘协会。我国1 9 6 5 年开始在北京和上海区间开展对口托盘联运，8 0 年代交通部曾 拨专款推广上海和大连区间的托盘联运。进入新世纪以后，托盘生产和使用出现了前所未 有的可喜局面，变化之大、发展势头之猛令世人瞩目【3 】。 我国经济的大发展唤起了物流业的大发展，物流业的大发展促进了托盘的大发展，反 过来说，托盘发展的严重滞后，正在制约着物流的快速发展。同时我们还应看到，尽管近 几年我国的托盘发生了巨大变化，发展速度惊人，但距离物流和国民经济发展的整体要求 还有很大差距。托盘共用、租赁和回收，国外早已形成规模，趋于成熟，我国还刚刚起步， 标准还不统一，行为还不规范，行业资源还未整合；外资企业利用雄厚的资金、先进的管 理模式及现代化技术手段大举进入我国托盘市场，形成强烈冲击，我国的托盘企业将在高 速发展中迎接严峻挑战和考验。 1 1 2 托盘分布及市场应用前景 目前市场上托盘种类主要有：实木托盘、塑料托盘、钢托盘、纸托盘、模压刨花托 盘、塑木托盘、多层胶合板托盘及竹片展开托盘等。 托盘的目标市场主要为：港口码头、铁路航空运输的大型物流企业、仓储系统、航 空物流园以及大型超市等。 托盘是物流产业最为基本的集装单元，它装载着货物在生产企业、批发企业、零售企 业、物流企业和用户之间流通。托盘的这种流动性特征导致托盘规格与产品生产线、产品 包装、叉车、货架、公铁路运输车辆、轮船、集装箱和仓储设施等许多方面均有较为严格 的尺寸匹配关系。因此，托盘标准是物流产业的重大战略性技术标准，托盘标准的修订将 会引致包装业、制造业、运输业、仓储业等相关产业的标准必须作相应调整，保证货物以 托盘作为基本的操作( 装载) 单元，在生产商、批发商、零售商和用户之间自由流通的过 程中具有最高的装载效率、最佳的存储效率和最优的操作效率，以实现降低物流成本、增 强供应能力、改善服务质量的目的，从而对国民经济的发展产生广泛而又深远的影响。如 果托盘标准修订得科学合理，不仅能够最大限度地利用现有的物流设备和设施，节约因托 盘标准变更所产生的调整成本，而且可以引导更多地物流企业使用标准化托盘、采用标准 化货架、租用标准化的汽车、火车和集装箱，有效地推动我国物流标准化进程，从而降低 全社会的物流成本。物流成本是交易成本的一部分，交易成本的降低，会诱致全社会劳动 分工更加细密。按照斯密定理，劳动分工的深化，必然会提高全社会劳动生产率。也就是 说，人们在单位时间内创造的财富会更多，国家和人民会因此而变得更加富裕。从另一个 角度来看，全社会物流成本的降低，表明经济运行质量的改善，在其它投入条件不变的情 况下，产出效率必然会提高，也会直接表现为经济的持续增长。因此托盘对国家经济发展 具有十分重要的现实经济价值1 4 j 。 1 1 3 中国及国际托盘的应用预测 目前先进发达国家的物流托盘化作业的水平相当高，美国8 0 的商品贸易由托盘运 载，欧盟商品贸易由托盘运载的比例超过8 0 ，日本已经达到7 7 ，物流托盘化最大的 好处就是能够大大降低装卸搬运成本。美国物流在交通运输上每花6 2 3 美元，只需要在 装卸搬运上花1 美元。可见托盘在物流领域的作用与贡献。也正是因为如此，托盘被称为 2 2 0 世纪物流领域两大关键性创新之一，为发达国家普遍采用和大力推广。 从2 0 0 8 年5 月开始，中国物流与采购联合会托盘专业委员会历时半年，开展了第二 次全国性托盘现状调研。该调研报告主要内容包括：根据托盘生产现状与拥有量调研结果 测算，我国现有各类托盘约1 9 2 2 亿个( 次性托盘、非正规生产托盘不计在内) ，与第 一次调研( 2 0 0 2 年) 结果相比约增加了3 倍，且每年以2 5 0 0 万个的速度递增【5 】。 我国使用的托盘8 6 为急需更新换代的实木托盘，据不完全统计，目前我国物流企 业总数超过3 0 0 0 家。有专家预计，今后三年我国物流业以年均2 0 以上的速度增长，物 流业快速发展，必然带动其承载体托盘制造业的迅速发展。 虽然，目前我国的托盘生产企业数量增加得快，规模却不够大，实力也不够强：托 盘的质量无论是材质还是工艺也都有不尽人意之处；就托盘拥有量而言，日本、韩国、澳 大利亚人均一个有余，我国每1 0 人才有一个。 因此，面对我国巨大的托盘市场需求，可知其应用前景十分可观。 1 2 模压刨花托盘产业及其发展前景 1 2 1 农林废弃物及农作物秸秆应用现状 我国虽然森林资源匮乏，但有大量的速生人工林木材资源，丰富的小径材、枝材和 木材加工剩余物，而且有丰富的农作物桔杆如麦杆、棉杆等可以实现永久持续利用的资源。 目前我国每年约有7 亿吨农作物秸秆废弃物，这些农作物秸秆的综合利用主要集中 在肥料、能源、饲料及造纸等方面，但是这些方式所消耗的秸秆数量有限，约有1 3 秸秆 剩余。随着社会的发展和科技的进步，这些用途逐渐弱化，大量剩余农作物秸秆如何处置 成为一个严峻的问题。 1 2 2 模压刨花托盘的市场应用前景 模压刨花托盘作为我国的一种新型托盘产品，在国外已得到成熟的发展，在美国和 德国，模压刨花托盘的生产及产业化已经进行了多年。1 9 7 1 年，w e r z a l i l 公司发明了在金 属模具中加入混有热固性树脂的木质纤维材料、木质刨花模压制造刨花板的专利技术。 l i t c o 公司在1 9 7 9 年利用该技术建立了第一家凹凸模压刨花托盘生产企业( p r e s s w o o d p a l l e t p l a n t ) ，目前产品已行销德国、澳大利亚、新西兰、中国、巴西、日本等。 我国木材资源短缺，人均森林面积不到世界水平的1 4 。人均森林蓄积不足世界平均 水平的1 6 ，实木托盘占全部托盘产量的8 6 以上，其它的为钢制、塑料、木质人造板。 由于原木制托盘有传播虫害、消耗木材以及废弃后处理困难等弊端。为此，我国质检总局 专门制定了出境货物小质包装检疫处理管理办法【6 】，规定从2 0 0 5 年3 月1 日起，出 境货物使用的木质包装，必须按国际标准作检疫除害处理，并加印公用标识。随着森林资 源的日益减少，充分利用小径级木材、木材加工剩余物以及木质纤维材料就越来越受到重 视，德国、美国相继研究并开发出木质模压刨花托盘，以提高木材及木质纤维材料的利用 率。因此，传统实木托盘将逐步退出市场，同时一个每年高达百亿元的模压刨花托盘市场 空间开始形成【2 1 。 因此，模压刨花托盘开始逐渐进入人们的视野。在2 0 0 7 年中国托盘国际研讨会上， 仅对该托盘提出了一个概念性理念，而在2 0 0 8 年中国托盘国际研讨会上，已经有成型的 模压刨花托盘产品问世。但是，在我国目前仅有2 0 余家企业生产模压刨花托盘，其中绝 大部分为凹凸模压刨花托盘，其结构均仿制国外凹凸模压刨花托盘进行设计，自主创新性 不高，与国外成熟的生产线及产品结构相比，显得较为落后、粗糙。面对这种情况，我们 需要在满足目前国内模压刨花托盘市场需求前提下，研制新型的适合我国国情的模压刨花 托盘。 而江苏泗阳县蓝阳托盘制造有限公司早在2 0 0 5 年1 月就开始投资研发新型生物质模 压平面托盘及其全套全自动生产线，这种新型托盘物理力学性能满足各种货物的承载要 求，与传统的国外及国内凹凸模压刨花托盘产品不同，该托盘表面平整能满足纸类产品包 装需求，环保、免熏蒸、经济，是满足托盘市场需要的最为理想的产品。 在江苏省泗阳县，杨树产业已成为该县龙头企业最多、基地面积最大、带动农户最广、 产业链最长的优势产业。“要想富，栽杨树”、“栽杨树，发杨财”早已成为全县干群的共识。 泗阳秸秆资源非常丰富。利用当地秸秆资源，可以使农民废弃的秸秆变成可再生的材料资 源，也有效解决了焚烧秸秆和秸秆占地的难题。由于秸秆是一种可再生材料，合理充分地 利用秸秆资源可以大量地节约木材。而该产品正是使用农村废弃的秸杆、谷壳和木材加工 乘余物作为原料，既能节约大量木材，又能减少农民因无市场焚烧秸杆带来的环境污染， 还能增加农民收入，利国利民利环境。因此，这种新型生物质模压平面托盘不仅木质原料 成本低廉，且同时响应国家积极利用农林废弃物的号召，还可享受优惠政策。此类物流托 盘无须贴i p p c 标识，不长虫，不发霉，成本低，实用可靠，不用熏蒸消毒无须签证可直 接出口( 美、英、加、澳及欧盟等国) 及可从境外直接输入中国，只要在有关单据上注明无 木质包装声明既可，符合世界各国的入境和环保要求。此新型人造板物流托盘已申请中国 发明专利号。 1 2 本课题研究背景及意义 本项目已获2 0 0 7 年度国家星火计划立项( 2 0 0 7 e a 6 9 0 0 4 8 ) ，并与江苏省泗阳县政府、 江苏省泗阳县蓝阳托盘制造有限公司合作已经江苏省金汇模压科技有限公司合作共同完 成，而对这种托盘的基础性能研究及材性分析是由国家自然资金生物质塑料复合材料的 纳米力学研究( 项目批准号：3 0 8 7 1 9 6 8 ) 资助的。同时，该生物质模压平托盘已获得1 3 项国家专利，其中发明专利4 项、实用新型专利7 项及外观设计专$ u 2 项。从而使该产品的 生产设备、工艺，以及产品的外观结构均受到专利保护。 因此，本论文正是在此基础上，对模压平面托盘进行初步性研究，为其市场化推广提 供理论依据。 1 3 本课题创新点 1 在国内首次结合物流包装托盘的要求从新型托盘的基础研究和市场化推广方面论证。 2 针对我国目前的托盘产业现状，同包装企业共同合作开发出的两种新型生物质模压刨 花托盘进行研究、比较、分析。 4 2 模压凹凸托盘的产品特点及性能研究 2 1 对国外模压凹凸托盘的分析研究 1 9 7 1 年w e r z a l i t 公司发明了在金属模具中加入混有热固性树脂的木质纤维材料、木 质刨花模压制造刨花板的专利技术。l i t c o 公司在1 9 7 9 年利用该技术建立了第一家模压刨 花托盘生产企业( p r e s s w o o dp a l l e tp l a n t ) ，利用该设备和技术生产的i n c a 品牌模压刨花托 盘已达年产量1 5 0 0 0 万只，而其售价仅为5 - 6 美元一只【8 】，且该产品在进e l 到大多数国家 时都不需要经过气体或热处理等操作来满足i s p m l5 等本地动植物保护法规的要求。目前 该公司产品已行销德国、澳大利亚、新西南、中国、巴西、日本等。 下面就以l i t c o 公司生产的i n c a 模压凹凸托盘为例进行分析，从而对我国模压刨花托 盘的设计、生产及经营提供一些参考。 2 1 1i n c a 模压凹凸托盘的结构特点 2 1 1 1i n c a 模压凹凸托盘产品的结构特点 i n c a 模压凹凸托盘作为成熟的托盘产品，其结构均是按照所需承载能力设计的。图 2 1 一图2 5 为五种典型i n c a 模压凹凸托盘产品的结构特点【7 8 】： 4 0 0m m x 6 0 0 m m ( 双向进叉，进叉口为3 l o m m 宽、9 5 r a m 高) 动态载荷静态载荷自重 2 5 0 k g 3 动态载荷 3 k g 引 冒 # 爿 a z t 列 3 1 0 1 9 5 8 5 一1 1 n - 图2 - 1 规格为4 0 0m m x 6 0 0 m m 托盘的结构特点 f i g 2 - 1t h es p e c i f i c a t i o no fp a l l e to f4 0 0m m x 6 0 0 m m 4 0 0m m x 8 0 0 m m ( 双向进叉，进叉口为3 l o m m 宽、9 5 m m 高) 动态载荷静态载荷自重 普通型 5 0 0 k g 3x 动态载荷 3 k g 增强型1 0 0 0 k g4 5 k g 图2 - 24 0 0m m x 8 0 0 m m 托盘的结构特点 f i g 2 - 2t h es p e c i f i c a t i o no fp a l l e tw h i c hi s4 0 0m m x 8 0 0 m m 6 0 0m m x 8 0 0 m m ( 双向进叉，进叉口为2 3 0 m m 宽、l o o m m 高) 动态载荷静态载荷自重 普通型 5 0 0 k g 3x 动态载荷 5 k g 增强型1 0 0 0 k g5 5 k g 图2 - 36 0 0m m 8 0 0 m m 托盘的结构特点 f i g 2 3t h es p e c i f i c a t i o no fp a l l e to f6 0 0m m x 8 0 0 m m 6 ( 进叉口为2 5 5 m m 宽、9 5 r a m 高) ( 进叉口为2 0 7 r a m 宽、9 5 m m 高) ( 主视图) ( 俯视图) ( 左视图) 图2 - 48 0 0m m x l 2 0 0 m m 托盘的结构特点 f i g 2 4t h es p e c i f i c a t i o no fp a l l e to f8 0 0m m x l 2 0 0 m m 7 由以上四种托盘结构可以看出，随着托盘载重能力的增加，其结构也趋向复杂，加强 筋的设置由之前的平行条状变为交叉网状，从而保证了从不同方向进叉时能均能有多条加 强筋支撑，即使在重载条件下，托盘也不会破坏。 2 1 1 2i n c a 模压凹凸托盘产品的型号， 表2 1 表2 2 为i n c a 托盘的产品型号。亚洲托盘尺寸主要为1 1 0 0 m m 1 1 0 0 m m 和 1 0 0 0 m m x l 2 0 0 m m ，从表中可以看出，该公司产品中仅有1 0 0 0 m m x l 2 0 0 m m 尺寸托盘，没 有专门针对亚洲托盘特点进行生产。因此，国内在生产模压刨花托盘时，可在其托盘结构 基础上对尺寸进行改进，生产出适合亚洲国家如中国、日本、韩国等使用的模压刨花托盘， 从而打开亚洲市场。 表2 - 1i n c a 公制尺寸托盘 t a b l e2 1t h em e t r i cs y s t e mo fi n c ap a l l e t 8 2 1 2i n c a 模压凹凸托盘的生产工艺 i n c a 模压凹凸托盘工艺流程为：材料准备阶段，原料被加工成刨花，然后进行粉碎、 清洗、干燥和上胶。模压设备由若干台液压输送压力机组成。通过送料装置将上好胶的 刨花送入到模压模具里，挤压成高价值的成型板，并从压力机取出。虽然该托盘生产费用 低，但一次投资较大，年产1 0 0 万只的成套设备，总投资约1 亿人民币忖“j 。 i n c a 模压凹凸托盘的生产设备如图2 - 7 所示，图2 5 一图2 - 6 为规格为8 0 0 m m x l 0 0 0 m m 的i n c a 模压凹凸托盘产品图： 图2 - 5 i n c a 托盘正面 f i g 2 5 t h e t o p v i e wo f i n c a p a l l e t 图2 - 6 i n c a 托盘背面 r i g 2 6 t h eb o t t o m v i e wo f l n c ap a l l e t 圆2 7i n c a 托盘生产设备 f i g2 - 7 t h ep r o d u c t i o ne q u i p m e n to f l n c ap a l l e t s i n c a 模压凹凸托盘的生产线如图2 8 所示 图2 - 8 i n c a 托盘生产线 f i g 2 8 t h ep r o d u c t i o n l i n eo f i n c # p a l l e l 具体工艺如下【e 2 - “： l 原料准备工段： ( 1 ) 木片粉碎机：采用轮式装载机或轻型起重机装载物料。具有处理各种原料的能 力。废旧托盘、木废料、术板条、包装箱等回收植物纤维材料均可作为原料装入粉碎机粉 碎。将原料加工成刨花或木屑。金属物分离装置从术片中分离出各种金属物。物料运输设 备将术片输送到室外的料仓中进行储存。 ( 2 ) 锤式粉碎机：倾斜式振动加料装置将木片准确加入粉碎机中。金屈分离装蹬再 一次去除木片中的金属异物。非金属刨花分离装置去除较大或较重的异物，如石头或术片 与胶的混台物。火灾检测装置可以最大限度地减少火灾或爆炸。粉尘去除装置去除刨花中 的粉尘。 ( 3 ) 干燥机：卧式辊筒转子式干燥机稳定有效提高刨花与加热器的表面接触缩短 干绦时问。干燥后的最终含水率低于2 。粉尘可能通过蒸汽起排出。闻接加热系统， 低温和火灾检测系统等均具有综合喷淋系统，可虬最大限度地减少火灾和爆炸。 ( 4 ) 偏心振动筛：从粉尘和过大的原料中分离出合格刨花。原料山传送带输送到料 仓。分离m 的粉尘将用做燃料。 ( 5 ) 料仓：立式钢质料仓中的浆叶保证刨花的连续供应。物料高度指示器可以防止 料仓中的物料过载。螺旋式转动装置可将刨花定量输送出来。 ( 6 ) 拌胶机：表面冷却装置可避免胶结块。刨花拌胶后经在线测量系统准确进入定 量系统，加入胶。 2 托盘热压成型工段： ( 1 ) 刨花铺装设备：用链条式传送设备将刨花输送到装有定量铺装头的压机内。动 力加料驱动系统对压机进行加料和卸料，多余物料可回收再利用。 ( 2 ) 模具：加热的模具可以加快胶粘剂的固化过程。喷射蒸汽可以缩短托盘热压周 期。在模具的上下表面均装有喷嘴。 ( 3 ) 热压机：性能可靠的大型液压设备，具有非常坚固的框架结构，能快速闭合， 能在很短的加压周期内快速定型。设备行程空间大，单根压力柱，过程控制采用西门子的 p l c 控制系统。 由以上分析可知，i n c a 托盘的生产已实现高度自动化，生产工艺相当成熟，而我国模 压刨花托盘生产刚刚起步，相比较而言还十分落后，有待进一步开发。 2 2 对国内模压凹凸托盘的分析研究 2 2 1 我国模压凹凸托盘的结构特点 生物质模压凹凸托盘虽在国外得到成熟的发展，但在我国近几年才刚刚兴起，目前生 产该托盘的企业可统计到的有2 0 余家，而生产相关设备的只有2 家左右。 图2 - 9 为我国自行生产的模压凹凸托盘及其结构，图中：1 板盘、2 支撑脚、3 凸筋、 4 凹槽、5 三角形加强筋。图2 1 0 为产品示意图。该托盘包括盘板和支撑脚，其特征是托 盘为植物纤维与胶混合模压的整体结构，盘板上设有凹凸加强筋槽，支撑脚为空心圆锥台 形与盘板的下表面联接成一体，支撑脚的轴心线与盘板垂直。 3 笪警蕊鸯l 上糠 图2 - 9 我国模压凹凸托盘产品结构 f i g 2 9t h es t r u c t u r eo fn e s t e dp a l l e to fo u ro w nn a t i o n 圈2 - 1 0 - a 模压凹凸托盘产品 f i g 2 - 1 0 - a t h en e s t e dp a l l e t 图2 - 1 0 - b 模压阻凸托盘产品上表面 f i g2 - 1 0 b t h e t o p v i e w o f n e s t e dp a l l e t 国2 一l o c 模压凹凸托盘产品下表面 f i g2 ，】0 - c t h eb o t t o mv i e wo f n e s t e dp a l l e t 图2 - 1 0 - d 模压凹凸托盘产品侧面 f i g 2 1 0 - d t h es i d ev i e wo f n e s t e dp a l l e t 圈2 1 d 我国模压凹凸托盘产品结构 f i g2 - 1 0 t h en e s t e dp a l l e t0 r o u ro w nn a t i o n 2 2 2 我国模压凹凸托盘的生产工艺及设备 2 2 2 1 我国模压凹凸托盘生产工艺 这种模压凹凸托盘的生产工艺与i n c a 模压凹凸托盘大体相致，即：在粉碎后的植物 桔杆、谷壳或木屑中加入胶粘剂，采用模具一次压制成盘板i 与支撑脚2 构成的整体结构 的新式托盘。 2 2 2 2 我国模压凹凸托盘生产设备 图2 1 l 模压凹凸托盘生产设备 f i g 2 1 1 t h e p r o d u c t i o ne q u i p m e n t o f n e s t e dp a l l e t 图2 - 1 1 所示为江西省宜丰县宏伟机械厂制造的模压凹凸托盘生产设备 1 6 1 与i n c a 模 压凹凸托盘高度自动化的生产线不同，虽然该设备自动化程度不高，不能完成连续自动化 生产，但其造价低廉，仅需l o 万元，并且生产出的产品完全复合i s p m i5 的要求同时能 够满足客户对强度性能的要求，因此具有广阔的市场前景。 i s p m i5 即国际植物检疫措施第1 5 项标准，是2 0 0 3 年3 月，为防止林木有害生物随 货物使用的木质包装材料在国际间传播蔓延，国际植物保护公约组织( i p p c ) 公布了 i s p m l 5 ，要求货物使用的木质包装材料应在出境前进行除害处理( 如溴甲烷熏蒸处理或 热处理) ，并加施i p p c 确定的专用标识。但经过加工处理的人造板产品不属该标准所规 定的木质产品范围之内。 2 3 模压凹凸托盘产品的技术特点 ( 1 ) 凹凸结构的巢式结构设计，不仅节省存储和运输空间，而且节省原料并具有较 高的承载能力。 ( 2 ) 不需进行特珠的化学和热处理，节省虫害治理费用，满足i s p m l 5 的要求，可 以出口到世界各国。 ( 3 ) 环境友好型采用木材加工剩余物和回收废弃木材为托盘原料，托盘也可回收 循环使用。 1 3 ( 4 ) 含水率低，尺寸稳定，变形小。 ( 5 ) 一次成型，不需用铁钉或螺钉等进行联接，避免使用过程中的损坏现象。 ( 6 ) 易包装，特别适合于用塑料簿膜进行缠绕包裹，不像普通木托盘易将簿膜刺破， 因此托盘和货物可在户外储存。 ( 7 ) 可以满足用户的单件物流运输包装的需要。 ( 8 ) 堆垛存放可最大利用集装箱的空间，采用优化设计，能满足2 0 或4 0 英尺的标 准集装箱有效装载要求。 ( 9 ) 可生产各种尺寸，形状和规格的托盘。 2 4 模压凹凸托盘产品的性能分析 2 4 1 吸水性能和膨胀性能 1 试验方法 按照国家标准g b t 4 8 9 7 2 0 0 3 t 1 7 1 规定进行。从托盘上锯取六块方形实验样品，试样尺 寸为5 c m x 5 c m x 5 c m ，并标记，称重记录。在常温下放入水中进行浸泡，浸泡后1 0 个小 时每隔- d , 时进行一次尺寸测量及称重。经过连续1 0 个小时测量，其后每次测量时间间 隔较长，在浸泡2 5 小时、3 3 小时，9 7 小时，1 6 9 小时，2 6 5 小时后分别做一次测量记录。 2 试验结果 冰 ； 卜 凿 渣 * 督 5 o d 1 f 05 0 1 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0 吸水时间( h ) 图2 1 2i n c a 模压托盘板材吸水膨胀率 f i g 2 1 2s w e l l i n gr a t eo fn e s t e dp a l l e t 1 4 琶 糌 * 螫 8 0 6 0 4 0 2 0 o 二 05 0 1 0 01 5 0 2 0 0 图2 - 1 3i n c a 模压托盘板材吸水率 f i g 2 - 1 3w a t e ra b s d r p t i o no fn e s t e dp a l l e t 2 5 03 0 0 吸水时间( h ) o 夕 “ 。夕沁 051 01 52 02 5 厚度膨胀率( ) 图2 1 4 吸水率与厚度方向吸水膨胀率的关系 f i g 2 1 4t h er e l a t i o n s h i po ft h ew a t e ra b s o r p t i o na n ds w e l l i n gr a t e 由图2 1 4 可得试样的厚度尺寸膨胀率与吸水率具有相关性，即随着吸水率的增加材 料的厚度膨胀率也相应增加。 2 4 2 抗弯性能试验 1 试验方法 试验方法如图2 1 5 所示，为三点弯曲试验： 1 5 阳加加0 9 6 一料* 登 2 试验结果 圈2 - 1 5 模压凹凸托盘弯试验 f i g - 2 1 5 b e n d i n gr e s i s t a n c e t e s to f n e s t e dp a l l e t 措 负荷一菸度曲鳇 ， 。 ， l 、 j l q 图2 1 6 抗弯试验结果 f i g 2 - 1 6 r e s u l t o f b e n d i n gr e s i s t a n c e t e s t 从托盘载荷变形图可以看到，最初阶段负荷与挠度呈正比关系，以斜直线向上递增 经过第一次断裂后负荷立即下降。挠度几乎不变，托盘趋于压溃，经过第二次断裂后 托盘完全压坏破烂。托盘的最大负荷为1 6 2 84 n 挠度2 62 5 r a m 。 0 5 2 8 4 0 2 4 3 支脚抗压性能试验 2 4 3 1 试验方法 如图2 - 8 所示为支脚剖面图，平均壁厚为i o m m 。图2 1 7 为支脚抗压试验 图2 1 7 模压凹凸托盘支脚剖面图 f i g 1 7 c r o 聃s e e t i o ao f t h es u p p o r l i n g f o o do f n 龉t o dp a l l e t 图2 1 8 支脚抗压试验 f i g2 - 1 8 c o m p r e s s i o n t e s to f t h es u p p o r t i n g f o o d 2 4 3 2 试验结果 式么 p l k 、 l 、 j 一ii 图2 1 9 抗压试验结果 f i g 2 - 1 9r e s u l to fc o m p r e s s i o nt e s t 图2 2 0 支脚破坏形式 f i g 2 2 0b r o k e no ft h ef o o d 图2 1 9 为试验结果曲线图，由图可知，当托盘支脚受压时，载荷大小与变形量几乎 呈正比关系上升，在超过材料的弹性极限后变形量迅速增加，但抵抗载荷的能力并没有突 然大幅下降，曲线有反复波动。托盘支脚的最大载荷为2 4 0 1 3 n ，挠度为8 1 6 r a m 。由支 脚破坏形式可知，由于支脚受压，产生波纹状裂痕，并且裂痕出现在支脚靠近板面2 3 处， 原因是该处支脚壁厚度较薄，抗压能力薄弱，最终发生屈曲失稳，产生破坏。 2 5 模压凹凸托盘产品的优势 图2 2 1 为模压凹凸托盘的4 种使用优势，由于独特的凹凸结构设计，使得该托盘在 仓储、使用以及搬运过程中实现了自动化和操作高效率化，同时在货物承载上不仅可作为 单独的托盘使用，还可以做成围板箱，提高利用率【1 9 1 。 1 8 霎鼾缪i 蒸2 m 5 0 黧篓