CN102532715B

CN102532715B - 一种再生塑料一次性注塑成型制备塑料托盘的方法

Info

Publication number: CN102532715B
Application number: CN201210030894.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡涛涛; 蔡书芝; 赵航; 郭卫红; 周继波; 李莹
Original assignee: Jiangsu Lida Plastic Pallet Manufacturing Co ltd
Current assignee: Jiangsu Julite Plastic Industry Technology Co ltd
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: CN102532715A

Abstract

本发明涉及再生塑料一次性注塑成型物流塑料托盘的制备方法，属于节能、环保资源综合利用技术领域。利用再生高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)热塑性聚烯烃为基体，根据废弃聚烯烃及其他辅助材料分子结构特征及相容性、流动性、稳定性化，调节优化材料组分配比，系统把握其体系力学性能和物理性能，使混合物在注塑机中交联、反应一次性注塑成型制造物流塑料托盘，减少再造粒生产环境，降低能耗，提高产品的韧性、强度、耐候性，形态保持性，使废弃高分子材料转化为较高性能材料，实现低成本高值化特点。满足不同行业，不同用户使用要求。

Description

一种再生塑料一次性注塑成型制备塑料托盘的方法

技术领域

本发明涉及一种再生塑料一次性注塑成型制备塑料托盘的方法，属于节能、环保资源综合利用技术领域。

背景技术

托盘是为了便于货物装卸、运输、保管和配送等而使用的由可以承载若干数量物品的负荷面和叉车插口构成的装卸用垫板，被物流产业形象地誉为“活动的地面”、“移动的货台”，在商品流通领域具有广泛的应用价值。托盘联运的优势：省力、省时、安全、高效、降低货物包装成本、节省仓储堆存面积，多层堆码可充分利用库容。

我国托盘使用较晚，随着我国物流行业的持续发展，我国正在以6000万个的速度迅速增长。而且90％是木质托盘，托盘使用数量越来越多、使用范围越来越广，托盘在企业间循环利用问题开始成为我国物流发展的瓶颈，目前国内托盘仅限于企业内部周转和出口一次性包装。促进托盘在供应链主体之间合理有序流动，对我国节约经济资源，降低物流成本，提高供应能力，改善物流服务质量，转变“蚂蚁搬家”的物流运作模式，具有十分重要的现实经济意义。

当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品。随着环境保护，资源再利用的循环经济，绿色制造、低碳经济要求，为了实现可持续发展、降低资源消耗，近年来国内外专家、学者及科研机构，托盘行业纷纷研究绿色环保复合材料制造托盘技术。

国内从事废弃塑料回收小企业有1万多家，在短短十年时间由2000年的20亿左右发展的2007年的1000亿，虽然我国已成为全球最大的废旧塑料市场，但回收利用技术落后，粗放型的回收利用方式，不仅容易形成二次污染，而且回收利用产生的价值低，产品性能差，严重阻碍了产业的发展。同时循环经济绿色技术的研究和应用明显滞后，大部分企业资金少，不愿意对科技进行投入，技术水平低下，很多企业没有科技研发人员，国家虽然相应出台有关优惠扶持政策，但是必须在回收管理和技术有更大突破。

国内出现各种利用废弃塑料及其他废弃物复合材料生产托盘技术的开发，很多托盘生产企业也纷纷计划开始绿色环保产品的生产。增加比较明显的是复合材料托盘，如塑木托盘、纸质托盘、模压托盘、刨花板托盘、胶合板托盘等。这是因为复合材料托盘大量利用木屑、废塑料、刨花等成本低的废弃物作为原材料，符合绿色物流、综合利用、节约型经济要求，是今后的发展方向

根据目前托盘行业的发展趋势，环保型塑料托盘与各种复合材料托盘将取得木质托盘一统市场的局势，但是由于全新塑料托盘价格高，使用企业采购采购成本高，致使中心企业无法使用，各种复合材料托盘，由于技术不高，在托盘性能上无法满足各种行业的需求。

利用再生塑料制备托盘已有《全部利用废旧塑料生产物流托盘的方法》，(专利申请号200610019681.1)，取聚乙烯、聚丙烯废旧塑料经清洗、干燥、分拣、粉碎，加入改性剂为氯化丙烯树脂MPP、碳酸钙、硬脂酸盐和表面活性剂，表面活性剂为聚乙二醇，注塑成型得物流托盘，《复合材料托盘》(专利申请号00112751.9)是用一定量的粉煤灰、废旧塑料、废旧纤维，加上粘合剂，在高温高压下模压成形的，《环保型工业托盘》(专利申请号00245867.5)托盘所用材料由稻草、木粉、秸秆和废旧塑料等共混挤出成型。

1、以上发明专利《全部利用废旧塑料生产物流托盘的方法》没有具体说明再生塑料如何制备托盘的方法及材料性能指标。

2、以上发明专利《复合材料托盘》在高温高压下模压成形的，托盘表面粗糙，结构性能差，只能作为物品垫板使用，托盘的强度，韧性差无法长期周转使用，无法上货架使用，不耐水。

3、《环保型工业托盘》实际是一种木塑托盘，木塑复合材料托盘尚处初级阶段，虽然能重复使用和回收再利用，维修保养费用低廉等优点。但是要生产出各方面性能优异的产品却不太容易。成型加工时植物填料易降解变色，同时高分子材料也会热降解，不适合的配混和加工工艺会导致木塑的性能下降；从工艺特点可以看出，托盘是二次加工成型，生产工艺间断，容易造成污染，能源消耗大，产品结构简单，承载小，托盘的结构无法满足不同行业客户的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种再生塑料一次性注塑成型制备塑料托盘的方法，利用再生高密度聚乙烯(以下简称HDPE)和聚丙烯(以下简称PP)热塑性聚烯烃为基体，根据废弃聚烯烃及其他辅助材料在注塑过程中的分子结构特征及相容性、流动性、稳定性的变化，系统把握其体系力学性能和物理性能的基础上，通过交联、原位反应一次性注塑成型方法，提高产品的韧性、强度、塑性和形态保持性，制造物流塑料托盘。解决废旧聚烯烃的再利用与性能下降之间的矛盾，使废弃高分子材料转化为较高性能材料。

本发明提出的再生塑料一次性注塑成型塑料托盘的制备方法，包括以下步骤：

(1)以再生高密度聚乙烯和再生高密度聚丙烯为原料，分别将两种原料粉碎成粒度为2～6毫米的颗粒，清洗后在100～120℃烘干2～4小时，得到干燥固体原料；

(2)将上述两种干燥固体原料混合，混合比例为：再生高密度聚乙烯占原料总重的重量百分比为10～30，再生高密度聚丙烯占原料总重的重量百分比为90～70，得到原料混合物，在原料混合物中分别加入占原料混合物重量百分比为2～6的弹性体增韧剂、占原料混合物重量百分比为0.5～3的交联剂、占原料混合物重量百分比为0.5～2的流动助剂以及占原料混合物重量百分比为0.5～0.6的有机颜料，混合均匀，得到混合物；

(3)使上述混合物在20000克至40000克的注塑机中，经柱塞料筒中100℃～220℃反应后注塑成型，模具温度为20～50℃，注射压力为80～140MPa，保压压力为注射压力的30％～60％，背压为5～20MPa，得到塑料托盘。

本发明提出的再生塑料一次性注塑成型制备塑料托盘的方法，其优点是：

1、本发明提出的塑料托盘的制备方法，利用再生塑料生产托盘，由此提高了资源再利用，采取一次性交联反应注塑成型，减少再造粒生产环节，突破了过去的化学改性、物理改性和成型加工之间的界限或不连续化，大幅度地缩短了塑料材料制备和制品生产的周期，节约大量能源。

2、在本发明的制备方法中，由于回收的PP的耐冲击性能尤其是耐应力开裂性能差，且低温性能差，这些性能特征是由PP聚集态结构和大分子链构造决定。因此本发明方法中用10％-30％的聚乙烯(HDPE)进行改性，其改性后的共混物在-40℃时落球冲击强度比PP提高了8倍以上，而且加工流动性增加，适用于托盘的注射成型。

3、本发明方法中弹性体的加入和选择，有效控制银纹的发展并使银纹及时终止而不发展成破坏性裂纹，提高产品的韧性，弹性体具有很窄的相对分子质量分布和短链分布，因而具有优异的物理机械性能、高弹性、高强度、高伸长率和良好的低温性能，窄的相对分子质量分布使材料在注塑和挤出加工过程中不易产生翘曲。

4、本发明方法中，由于回收的原材料中含有相当多的来源不明的填料等成分，同时材料经过了一次或者多次的成型过程，必然由于热降解和水降解等引起分子量的下降，本方法利用交联剂的加入和选择，一是充当废旧材料中以往助剂的协效剂，用以调节各类助剂之间的平衡关系，二是提高不同分子相容性及网络结构，使其均匀，并可以提高产品的应力开裂性能、耐腐蚀性好抗蠕变性。

5、流动助剂加入和选择，便于颜料分散均匀，缩短混炼时间，提升产能，降低熔体与加工机械之间的摩擦力，提高制品表面的光洁度。

6、用本发明方法制备的塑料托盘，由于产品的材料性能提高，可满足不同行业、不同环境条件下使用，扩大产品的使用范围，同时整体美观、颜色鲜艳，易清洗，抗酸碱、耐腐蚀、不受潮、不霉变、防虫抗菌、可回收并重新利用。

具体实施方式

上述方法中，所述的弹性体增韧剂，可以为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯构成的嵌段共聚物或乙烯-辛烯合成共聚物。

上述方法中，所述的交联剂，可以为过氧化二异丙苯或乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

上述方法中，所述的流动助剂可以为高分子量饱和脂肪酸酯支链混合物或扩散油。

本发明提出再生塑料一次性注塑成型塑料托盘的制备方法，首先对原材料进行改性，选择再生高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)热塑性聚烯烃，如：废弃的水管、塑料板材、饮料瓶、注塑或中空包装物，盆、桶、家具、瓶盖、汽车保险杠、电动机及其他机械塑料配件。然后将原料粉碎成颗粒，颗粒度为2-6mm，清洗烘干后得到干燥固体原料，按照HDPE重量份数为10-30，PP重量份数为90-70比例，加入2-6重量份数弹性体增韧剂、0.5-3重量份数交联剂、0.5-2重量份数流动助剂，0.5-0.6重量份数有机颜料，进行混合均匀。最后使混合物在20000克至40000克注塑机中，经100℃～220℃反应注塑成型，托盘规格长宽高可以为(1200-1400mm)×(800-1200mm)×(150-180mm)双面或单面托盘，模具温度20～50℃；注射压力80～140MPa(800～1400bar)；保压压力约为注射压力的30％～60％；背压5～20MPa。

本发明方法中，所用的弹性体增韧剂，可以为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯构成的嵌段共聚物(SEBS)，即苯乙烯(S)-乙烯(E)/丁烯(B)-苯乙烯(S)构成嵌段共聚物，它将聚苯乙烯的热塑性特征和乙烯-丁烯共聚物的弹性体特征结合在同一聚合物中，其分子构型为A-B-A型的三嵌段共聚物，化学式为：

也可以是乙烯-辛烯合成共聚物(POE)，化学结构式为：

本发明方法中，所用的交联剂为DCP过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide)和乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PTW)。

其中过氧化二异丙苯(DCP)，分子式C₁₈H₂₂O₂，相对分子质量为270.37，结构式为：

其中的乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PTW)为柔性链段，它可以在共混物中起到增韧作用。而甲基丙烯酸缩水甘油酯上带有的环氧基团能够与聚酯上的极性基团发生反应，达到反应共混的效果。乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的化学结构式为：

上述制备方法中，所述的流动助剂为高分子量饱和脂肪酸酯支混合物(Fatty Acidesters)和扩散油。加入的流动助剂成分为高分子量饱和脂肪酸酯支混合物(Fatty AcidEsters)高分子量饱和脂肪酸酯支混合物可以从上海齐奥化工科技有限公司或杭州阿玛尔贸易有限公司购买，产品型号为：EL-16，流动助剂能够提供优异之内部及外部润滑效果，可增进化学药品及填充剂之分散性，缩短混炼时间，提升产能；形成润滑界面，降低熔体与加工机械之间的摩擦力；削弱分子链之间的相互作用力，促进分子链运动，降低树脂内分子间的内聚能，提高模具、料筒、螺杆的使用寿命，增加生产能力，减少生产过程中的能耗，提高制品表面的光洁度，同时提高体系拉伸及弯曲强度。扩散油的主要成分为有机硅，巿售，如日本东芝扩散油TSF-96-500。性能：无毒、无害、无放射性，无色、无味！性能稳定。可用于树脂、塑料(如：PP、PE、AS、ABS、PET、PC等)。其作用是：1、提高颜料的分散性，使着色更均匀，色泽更鲜艳。2、使制品表面具有光亮性。3、降低熔体表面黏度，降低挤出机的扭矩、挤出压力。4.减少及消除口模积料，减少并消除熔体破裂。5.充当了内、外脱模剂。由于添加量少(按原料的0.2％～0.5％)，使用前与塑料原料充分混合。

以下介绍本发明方法的实施例，以生产长宽高为1200mm×1200mm×150mm的双面托盘为例：

实施例1

取清洗、破碎、烘干后重量比为10％的再生聚乙烯(HDPE)，90％再生聚丙烯，根据塑料原料总量，加入3％弹性体增韧剂SEBS、0.8％PTW，1％流动助剂EL-16和1％颜料，在高速混合机中常温混合15分钟后，送入注塑机，注塑机各段温度设置为：

模具温度40℃，注射压力100MPa；保压压力约为注射压力的30％；背压15MPa，注射时间3秒，保压时间80s，冷却时间80s。

制得的产品，重量40公斤，重量误差±0.2，变形量(mm)≤1.6，对角线变化率％≤0.15，挠曲率％≤，1.6，静载5T，动载2.5T，货架1.5T。-40℃不脆化。

本实施例产品的主要技术指标如表1所示：

表1 产品主要技术指标

实施例2

取清洗、破碎、烘干后重量比为20％的再生聚乙烯(HDPE)，80％再生聚丙烯，按照塑料原料总量加入：5％弹性体增韧剂POE、0.8％PTW，1％流动助剂EL-16，1％颜料，在高速混合机中常温混合15分钟后，送入注塑机，注塑机各段温度设置为：

模具温度35-50℃，注射压力80MPa(800～1400bar)；保压压力约为注射压力的40％；背压10MPa，注射时间5秒，保压时间120s，冷却时间120s。

制得的产品，重量40公斤，重量误差±0.5，变形量(mm)≤2，对角线变化率％≤0.2，挠曲率％≤2，静载5T，动载2.T，货架1.5T。-20℃不脆化。

实施例3

取清洗、破碎、烘干后重量比为30％的再生聚乙烯(HDPE)，70％再生聚丙烯，按照塑料原料总量依次加入：5％弹性体增韧剂SEBS、1.2％DCP，1.5％流动助剂扩散油，0.8％颜料，在高速混合机中常温混合15分钟后，送入注塑机，注塑机各段温度设置为：

模具温度50℃，注射压力140MPa；保压压力约为注射压力的60％；背压10MPa，注射时间5秒，保压时间80s，冷却时间110s。

制得的产品，重量40公斤，重量误差±0.8，变形量(mm)为2，对角线变化率％为0.2，挠曲率为％为2，静载5T，动载2.T，货架1.5T。-40℃不脆化。

实施例4

取清洗、破碎、烘干后重量比为30％的再生聚乙烯(HDPE)，70％再生聚丙烯，安照塑料总量5％弹性体增韧剂POE、0.6％PTW，0.8％流动助剂EL-16，1％颜料，在高速混合机中常温混合15分钟后，送入注塑机，注塑机各段温度设置为：

模具温度35℃，注射压力80MPa；保压压力约为注射压力的60％；背压16MPa，注射时间5，保压时间110s，冷却时间110s。

制得的产品，重量40公斤，重量误差±0.8，变形量(mm)为2，对角线变化率％为0.2，挠曲率为％为2，静载5T，动载2.T，货架1.5T。-30℃不脆化。

Claims

1.再生塑料一次性注塑成型塑料托盘的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）以再生高密度聚乙烯和再生高密度聚丙烯为原料，分别将两种原料粉碎成粒度为2～6毫米的颗粒，清洗后在100～120℃烘干2～4小时，得到干燥固体原料；

（2）将上述两种干燥固体原料混合，混合比例为：再生高密度聚乙烯占原料总重的重量百分比为10～30，再生高密度聚丙烯占原料总重的重量百分比为90～70，得到原料混合物，在原料混合物中分别加入占原料混合物重量百分比为2～6的弹性体增韧剂、占原料混合物重量百分比为0.5～3的交联剂、占原料混合物重量百分比为0.5～2的流动助剂以及占原料混合物重量百分比为0.5～0.6的有机颜料，混合均匀，得到混合物，所述的弹性体增韧剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯构成的嵌段共聚物或乙烯-辛烯合成共聚物，所述的交联剂为过氧化二异丙苯或乙烯－丙烯酸正丁酯－甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，所述的流动助剂为高分子量饱和脂肪酸酯支链混合物或扩散油；

（3）使上述混合物在20000克至40000克的注塑机中，经柱塞料筒中100℃～220℃反应后注塑成型，模具温度为20～50℃，注射压力为80～140MPa，保压压力为注射压力的30％～60％，背压为5～20MPa，得到塑料托盘。