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塑料托盘成型工艺与发展前景

    塑料托盘的成型工艺与发展前景密切相关,而它的形成主要有四种方式。
第一种:注塑成型法。
    注塑成型法生产的塑料托盘制品平整、光洁、挺括、密实,产品设计自由度较大,分为双面型整体式塑料托盘和双面型组装式塑料托盘。
    双面型整体式托盘一般产品自重在15千克/块以上,形状比较复杂,要求锁模力在2500吨以上的注塑机生产。该类托盘造型复杂,投资大,成本也比较高,但因生产工序少,生产效率相对较高,产品质量较好。目前一般塑料加工厂采用此法并不多。
    双面型组装式托盘,即将双面型整体式托盘分为上下两片,分别注塑成型后再组装而成。虽然此产品需2副模具,但模具结构大大减化,模具总投资仍比整体式便宜,同时对设备锁模力的要求也降低了,锁模力≥1500吨即可,一般塑料加工厂均比较容易做到。这种生产方式可能成为塑料托盘生产的主流。
第二种:挤出-中空吹塑成型法。
    塑料托盘的挤出-中空吹塑成型与一般的中空制品吹塑成型方法相类似,但因其产品较大,且为双面型,需要较大的挤出机、合模机和模具等,不过模具、设备的投入要比注塑成型小得多,工艺简便,成本较低,但制品不密实,平整度较差,壁厚均匀控制比较困难。
第三种:真空吸塑成型法。
    真空吸塑成型法生产的塑料托盘也有单面型和双面型两种。单面型吸塑托盘多用于小电机(如吸尘器电机、电动工具电机等)以及电线盘等包装、运输,最近发展较快,且以专用为主。双面型吸塑托盘均为组装式,分2种形式:上半片为挤出的定长、定宽塑料板材,下半片为大型真空吸塑制品;上、下半片均为大型的真空吸塑制品。该法生产成型需要大型的真空吸塑设备,设备费用较低,模具费用也较低,但产品壁厚不均匀。
第四种:四是挤出成型法
    该法生产的塑料托盘均为组装式。即采用挤出机、机头等设备,分别挤出作为上、下面板用的板条和作为连接支撑用的带有复翼的工字形连接板,然后再进行组装。木塑复合材料的出现,推动了挤出成型法塑料托盘的发展。它是以天然植物纤维(包括木粉果壳、秸秆粉、稻糠等)和废弃塑料为主要原料,使塑料托盘既具有木质感,又具有耐水、防虫害的优点,并且可以刨、锯、钉。在4种成型法中,该法生产设备、模具投入最少,成本最低,性能价格比最好,目前北京、广东等地已有此产品生产。

在发展前景上,塑料托盘作为机械贮存运输的重要工具, 广泛应用于生产、运输、仓储和商品流通等过程中。作为一种使用量极大的运输载体, 托盘按使用材质的不同可以分为木托盘、纸托盘、金属托盘、塑料托盘和其他复合制托盘等。目前, 拥有托盘的数量, 已经成为一个国家物流现代化水平的重要标志 。
    由于ISPM15 公约( 国际贸易中木质包装材料管理准则) 的限制以及我国木材资源的缺乏, 越来越多的木制托盘被绿色环保的塑料托盘所替代。塑料托盘是现代企业运输、仓储的重要工具, 是国际上规定的用于食品、水产品、医药、化学品等理想的包装运输器材。

    塑料托盘是指以工业塑料为原材料制造而成的托盘。塑料托盘所使用的成型原料大都是热塑性塑料,一般以低压高密度聚乙烯( HDPE) 或聚丙烯( PP) 母料,加入20%~ 30% 的自身回收料, 并可根据需要添加1%~ 2% 的添加剂母粒( 如阻燃剂、增强剂等) 。

    1   塑料托盘的分类与成型工艺

    1. 1  塑料托盘的分类

    塑料托盘根据不同的分类标准, 可分为许多种类: 按照托盘的形式来分, 主要可以分为塑料平托盘、箱型托盘和立柱托盘3 类。其中, 平托盘是目前应用最广泛的一种, 它主要应用在物流联运方面; 根据不同的作业要求, 平托盘主要有单面、双面、双向插入、四向插入等多种类型,可以满足不同运输作业的需要。箱型托盘和立柱托盘应用范围就比较局限, 一般包装工程只是用于企业内部的物流运输; 箱型托盘包括有盖和无盖2 种, 其上部结构至少应有三面可固定、可拆卸或可折叠的箱壁; 箱壁有板式、格式或网式等结构, 多用于装载一些零散小件的货物。立柱型托盘是上部装有水平联杆( 或不带水平联杆) 和立柱的托盘, 其立柱有固定和可折卸2 种, 主要用于支承堆码的货物,保持货物的稳定。

    目前业内主要按外型结构对塑料平托盘进行分类, 可分为双面使用型和单面使用型2 种。其中双面使用型又可分为平板双面型和网格双面型2种; 单面使用型又可分为平板九脚、平板田字、平板川字、网格九脚、网格田字、网格川字等6 种形式, 见图1。

  塑料托盘的种类

    1. 2  塑料托盘的成型工艺

    由于不同的结构形态和应用范围, 塑料托盘在实际生产中的成型方法也有所不同, 主要有: 注塑成型工艺、吹塑成型工艺、气体辅助注射成型工艺、热成型工艺和模压成型工艺等。目前, 国内企业主要采用注塑成型、中空吹塑成型2 种方式生产塑料托盘。塑料托盘的面积大、质量大,投影面积在0. 8~1. 8 m2 之间, 质量在10~ 40 kg 之间 , 因而一般需要锁模力大、注射量大的专用托盘注射机成型加工。

    1. 2. 1  注塑成型工艺

    一般适用于高密度聚乙烯( HDPE ) 、聚丙烯( PP) , 主要是将热塑性的塑料母料加热熔融后, 施加高压注入金属模具内冷却成型。使用这种工艺所得的制品形状往往就是最终成品, 所有细部都能够一次成型, 不再需要另行加工, 适于制作结构复杂、刚度要求高、需要大批量生产的托盘。因其工序少、紧固度高、生产效率高、质量稳定等优点, 目前国内众多企业都使用该种成型方式; 但该种工艺制得的托盘受原料和结构的影响大, 且模具成本巨大, 因而不适合多种结构托盘的成型加工。

    1. 2. 2  吹塑成型工艺

    适用于HDPE 母料的成型, 是借助气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成中空托盘。根据型坯的成型工艺不同, 又可分为注射吹塑成型、挤出吹塑成型和拉伸吹塑成型3 种。使用这种成型工艺时要注意吹塑速度及冷却时间, 否则很容易影响成品的机械性能。它适合制作形状简单、刚度要求不高的塑料托盘, 制得的成品承载力大、抗冲击强度高、寿命长,但是由于成型周期长、成本高、生产率低、制品后处理工作量大, 同时该工艺导致产品全部为双面结构, 无法满足一些搬运机械的使用。
    1. 2. 3  气体辅助注射成型工艺

    与普通注射成型工艺类似, 是一种新型注射成型工艺。主要原理是通过􀀂 欠料注射法 将树脂注入模腔中, 然后才将气体射入熔化的树脂中。由于低压高温, 气体将沿阻力最小的路径进入模具的各个部位,将壁厚部分的树脂均匀地推向其他部分; 当充填结束后, 气体将在模具内形成一个保压, 从而弥补成品体积的收缩, 完成托盘的成型制作。使用这种工艺, 能够在不降低托盘质量的同时扩大成品的投影面积, 减
少了缩痕现象的产生, 使制品既轻便, 又提高了强度和刚度。
    1. 2. 4   热成型工艺

    热成型工艺是指利用热塑性塑料加热熔融, 冷却后又恢复定型的性质, 将片材夹在框架上加热软化,后在外力作用下使其紧贴模具的型面, 以取得与型面相似形状托盘成品的成型工艺。其制得的托盘主要用于美国邮政服务和杂货行运送行业 , 具有重量轻、模具成本相对较低的优点。

    1. 2. 5   模压成型工艺

    主要适用于回收废料的加工制作, 是指将粉状、粒状或片状的模压材料, 先做成与制品相似形状的料坯后, 置于加热模腔中, 以压机加热加压,固化冷却而成的成型工艺。其便于实现专业化和机械化生产, 能够实现批量生产, 对回收废料的要求也不高, 所得的托盘尺寸精度高、重复性好, 因而近几年国内很多企业都采用此种成型工艺, 以降低成本, 提高生产效率。

    另外, 近几年来出现的诸如滚塑成型工艺、压铸成型工艺、挤注成型工艺、压塑成型工艺等新型塑料托盘的成型技术, 主要是在上述5 种工艺的基础上改进发展的, 可以用来制作不同规格要求的塑料托盘, 提高某方面的性能, 因而也被不少国内外企业所青睐。

    注射成型工艺简单实用、成本低廉、技术成熟, 适合大规模生产同一种型号的塑料托盘, 对于制造企业来说, 能够在短时间内实现规模化、产业化的生产, 结合吹塑成型工艺, 能够制造多种类型高性能的托盘,深受企业青睐。而气体辅助注射成型与模压成型的工艺, 迎合了目前环境保护, 节约能源、资源的时代潮流 , 通过使用回收废料、制作轻型高性能的塑料托盘, 达到了以较低的投入、较小的环境成本, 制作较高要求的塑料托盘的目的, 因而必然会引领今后塑料托盘成型工艺的发展。由此, 目前塑料托盘的成型工艺是以注射成型为主, 吹塑成型为辅, 向气体辅助注射成型和模压成型方向的局面发展。

    2  塑料托盘的前景展望与市场预测

    由于国际运输的卫生限制和木材资源的不断减少, 塑料托盘以其突出的绿色环保性和可回收再利用性得到了知名企业的青睐, 国外塑料托盘生产厂家将托盘的主要客户定位于百事可乐、可口可乐、多乐蔬菜、利乐包装、帝国糖业等企业 , 因此一大批物流巨头都正在以塑料托盘来代替以往的木质托盘进行国际间运输。

    我国塑料托盘的应用还处于起步阶段, 与国外发达国家相比, 明显滞后20 多年, 但是经过近20 年的发展, 目前国内已有近百家大型的塑料托盘生产企业, 塑料托盘的使用领域也在不断扩大, 一些日常物流运输中也常能看到它的身影。在我国, 大部分食品卫生行业的产品已经或正在使用塑料托盘作为储运工具 。国内大型酒品物流企业, 如青岛啤酒、三得利啤酒等, 也都已经大规模地使用这种绿色环保的包
装工具用于境内外运输。

    我国塑料托盘正处于高速增长期, 塑料托盘在托盘产量中的比例连续6 年增长, 由2003 年的8.70% 上升至2008 年的12. 74%[ 6] 。由此不难预见,随着托盘需求的不断增大, 环境保护与ISPM15 限制的影响, 今后传统的木质托盘在某些行业将逐渐被新型的塑料托盘所取代。随着塑料行业的发展,社会及企业也面临着一个环保问题, 绿色塑料的概念被众多企业所接受, 可再生塑料及可降解/生物降解塑料将得到更广泛的的运用。当前, 塑料原料正向节能降耗的高新复合型新材料发展, 禁止和减少有毒有害材料的使用, 开发性能优良的替代材料的使用, 受到了社会和企业的高度重视, 这必将为我国塑料托盘行业的发展提供巨大的前进动力。内置钢管式塑料托盘的大规模生产, 可100% 回收再生的振动模压法与气体辅助注射成型法等新型塑料托盘成型工艺的不断探索, 托盘结构的不断改进设计以及RFID 射频识别技术的发展, 也将给我国该行业的崛起带来无限的生机和活力。相信随着对外开放的不断扩大与低碳生产的广泛影响, 塑料托盘必将在今后物流用托盘中占据主导地位, 我国塑料托盘的应用也必将具有极为广阔的发展前景。
    3  结语

    通过对塑料托盘分类及成型工艺的分析, 结合塑料托盘的市场使用情况, 研究发现: 塑料托盘的成型工艺主要以注射成型为主, 且具有良好的市场前景。同时, 托盘不仅仅是一个产品, 而是贯穿整个物流链条的基础单元, 合理地使用才能最大限度地发挥托盘的作用。若根据国情建立我国的托盘共用与租赁系统, 可以有效地实施托盘作业一贯化, 合理使用托盘,显著提高物流系统的效率和降低物流成本, 同时推进我国托盘企业的改革与发展,。

    更多塑料托盘工艺与发展请参考:http://www.zzhuadu.com/

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