CN114248992B - 一种高防护的轻质平托盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高防护的轻质平托盘,包括以下两种形式中的任意一种:a.单面托盘;b.双面托盘,由相同两个单面托盘上下拼接组成;单面托盘包括托盘平面及托盘支腿结构,托盘支腿结构为位于托盘平面上的凸起结构,包括若干数量相同的方孔结构及实心方形结构,且沿单面托盘的纵向中轴线或横向中轴线对称设置,且实心方形结构的外围尺寸与方孔结构的内围开孔尺寸对应配合:当两个单面托盘的托盘支腿结构相向进行拼接时,方孔结构与实心方形结构一一对应拼插配合,形成双面托盘。本发明采用对插式的托盘支腿结构设计,更加方便稳固;采用复合结构的高刚性发泡聚合物珠粒作为托盘原料,大幅度提高刚性并降低重量,提高装载量。

Description

一种高防护的轻质平托盘
技术领域
本发明属于托盘包装技术领域,具体涉及一种高防护的轻质平托盘,具体为采用高性能的发泡聚合物,通过模压成型的工艺制作双面共用的轻质平托盘。
背景技术
平托盘即为托盘双面均为平整结构,可正反面通用。托盘是用于集装、堆放、搬运和运输的放置作为单元负荷的货物和制品的水平平台装置,与叉车配套使用在现代物流中发挥着巨大的作用。
目前市场上使用的托盘从材料上看主要有木质托盘、塑料托盘、金属托盘、纸托盘、复合材料托盘等。现有的托盘目前尚存在以下问题:
1)现有托盘在受外力作用后极易发生部分损坏,产生毛刺或尖锐部位,易割坏或刺破承载物及其外包装;
2)木质、纸质等材料做成的托盘,易脱落木屑、纸屑或铁钉外露等,污染承载物,且不适合无尘车间使用;
3)托盘较重,影响运输过程中的实际装载量,运输成本偏高;
4)木托盘在出口时需要熏蒸杀菌处理,成本较高;
5)现有托盘均为硬质材料,不具备缓冲吸能效果,对部分精度较高的产品需额外增加缓冲材料组合配套,不利于回收循环使用;
6)现有的轻质托盘通过两种方式实现轻量化,一种是仅能单面使用,无法实现正反面双面使用,不利于立体仓库的堆放使用;另一种是通过设计掏空结构减少用料,但托盘表面极不平整。
专利《CN205441204U EPP物流托盘》针对常规发泡聚合物EPP材料,通过一体化成型工艺模塑平托盘,但其需要通过钢板或铝合金板作为加强筋来进行辅助增强,且仅能用于九脚托盘或单向川字托盘,在双面使用过程中,需面板与承载垫板两种不同结构来实现,需两副模具实现。
基于此,本发明旨在设计一种高防护的轻质平托盘,以克服上述的技术缺陷。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种高防护的轻质平托盘,其重量较塑料托盘更轻,且缓冲吸能性能更优,在受外力作用时,通过自身形变吸收外力,且确保足够的刚性支撑,对承载物提供足够的缓冲保护性能。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
本发明的一个目的是,提供一种高防护的轻质平托盘,所述轻质平托盘包括以下两种形式中的任意一种:
a.单面托盘;
b.双面托盘,所述双面托盘由相同的两个所述单面托盘上下拼接组成的;
所述单面托盘包括托盘平面及托盘支腿结构,所述托盘支腿结构为位于所述托盘平面上的凸起结构,所述托盘支腿结构包括若干孔状结构及实心结构,所述方孔结构与实心方形结构数量相同,且沿所述单面托盘的纵向中轴线或横向中轴线对称设置,且所述实心方形结构的外围尺寸与所述方孔结构的内围开孔尺寸对应配合;
当两个所述单面托盘的托盘支腿结构相向进行拼接时,所述孔状结构与实心结构一一对应拼插配合,形成所述双面托盘。
在本发明的一种实施方式中,所述托盘支腿结构包括第一托盘支腿结构及第二托盘支腿结构,所述孔状结构包括方孔结构,所述实心结构包括实心方形结构,方形对整体支撑更稳固;
所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘的周向设置,包括第一方孔结构与第一实心方形结构,所述第一方孔结构为全包方孔结构;
所述第二托盘支腿结构沿所述单面托盘的纵向或横向设置,包括第二方孔结构与第二实心方形结构,所述第二方孔结构为非全包方孔结构,朝向所述第二实心方形结构的一面开口。
在本发明的一种实施方式中,所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘的顶角和/或边缘设置,所述第一方孔结构的外侧与所述单面托盘的外侧同面,当所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘的边缘设置时,所述第一方孔结构及第一实心方形结构沿纵向中轴线或横向中轴线两侧对称分布,此时第一方孔结构及第一实心方形结构的中心线与所述单面托盘的纵向中轴线或横向中轴线共线;
所述第二托盘支腿结构沿所述单面托盘的纵向中轴线或横向中轴线的两侧设置,包括位于所述单面托盘的非边缘位置的至少一个第二托盘支腿结构,及位于所述单面托盘的边缘的至少一个第二托盘支腿结构。
在本发明的一种实施方式中,所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘的顶角和/或边缘设置,当所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘的顶角设置时,所述第一方孔结构的长边尺寸为(1/7~1/5)*L1,短边尺寸为(1/7~1/5)*L2
所述第二方孔结构的长边尺寸为(1/9~1/8)*L1,短边尺寸为(1/7~1/5)*L2,当所述第二方孔结构位于所述单面托盘的非边缘位置时,所述第二方孔结构的短边尺寸为(1/7~1/6)*L2
其中,L1为所述单面托盘的横向边长,L2为所述单面托盘的纵向边长。
在本发明的一种实施方式中,所述托盘支腿结构的高度h为50~150mm,所述方孔结构的壁厚δ为25~55mm。
本发明的另一个目的是,提供一种制备如上述的高防护的轻质平托盘的方法,所述单面托盘的制备方法包括以下步骤:
第一步,将高刚性发泡聚合物珠粒通过压力容器进行预压,所述高刚性发泡聚合物珠粒为复合结构,包括芯层与复合表皮层,所述芯层的材料为尼龙PA或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET中的任意一种或多种的组合,所述复合表皮层的材料为熔点120-130℃的聚丙烯PP,且复合表皮层厚度为10-15μm;
第二步,将预压后的高刚性发泡聚合物珠粒通过管道输送至成型模具的模腔内,进行蒸汽模塑成型:
第三步,将成型后的制件进行烘干、定型。
在本发明的一种实施方式中,所述复合表皮层的熔融指数需不低于8g/10min,所述芯层的熔融指数不高于4g/10min。
在本发明的一种实施方式中,所述高刚性发泡聚合物珠粒的制备方法包括以下步骤:
第一步,将芯层的材料与表皮层的材料进行共挤出复合造粒,所述芯层的材料中还添加有成核助剂、色母、润滑剂,所述表皮层的材料中还添加有光稳定剂,得到的复合改性粒子的重量为1.2-2.4mg;
第二步,将所述复合改性粒子注入发泡釜内,通入二氧化碳进行加压,升温升压,温度升至167-172℃,压力升至0.39-0.45MPa,然后泄压发泡,得到所述高刚性发泡聚合物珠粒。
在本发明的一种实施方式中,所述单面托盘的托盘平面的内部在成型过程中嵌入钢丝骨架,所述钢丝骨架由直径为1.5~3.5mm的钢丝制成;在所述单面托盘的边角位置处、叉脚进入位置处设有倒棱或倒圆角结构。
在本发明的一种实施方式中,所述双面托盘由两个所述单面托盘采用粘接剂对插粘接固定构成,所述粘接剂包括热熔胶、反应型PUR热熔胶及聚氨酯胶中的任意一种。
有益效果:本发明提供的高防护的轻质平托盘,与现有技术相比,具有以下优势:
(1)采用对插式的托盘支腿结构设计,更加方便稳固,可单独使用单面托盘,也可结合一起作双面托盘使用;
(2)创新性的采用复合结构的高刚性发泡聚合物珠粒作为托盘原料,在保证粘接可靠的同时,大幅度提高托盘的刚性,较常规EPP材料所制备的托盘,刚性提升50%;
(3)高刚性发泡聚合物珠粒的使用,极大降低现有托盘的重量,可有效提高装载量。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的单面托盘的结构示意图。
图2为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的双面托盘的结构示意图。
图3为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的单面托盘的盘面的正面平面图,其中,(a)为仰视图,(b1)、(b2)为图(a)的B-B双向剖面视图,(c)为图(a)的A-A剖面视图。
图4为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的单面托盘的盘面的背面结构示意图,(a)为俯视图,(b)为图(a)的C-C剖面视图,(c)为图(a)的D-D剖面视图。
图5为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的托盘平面的摩擦力增强结构的示意图。
图6为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的高刚性发泡聚合物珠粒复合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。根据下述实施例,可以更好的理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的具体的结构特征、工艺条件及其结果仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
托盘作为一个承载的载体,具备一定的承重性能,所以类似木质托盘、金属托盘、纸托盘等均较重,人为搬运多有不便,且使用过程中易出现摔坏现象,不利于循环回收使用,增加成本。近些年,木质托盘由于采用原木进行制作,需要砍伐大量的树木资源,不利于可持续发展的社会方向。金属托盘、纸质托盘较木托盘,虽然在可循环、可回收使用方面有优势,但自身重量过重,严重影响运输过程中的装载量。通过吹塑或注塑成型的塑料托盘,较传统托盘重量轻,可在一定程度上提高运输过程中的装载量,但对承载物的防护性能依然较差。此外,传统托盘在受撞击等外力作用下,表面极易发生变形或破损,最终割破或刺伤承载物的外包装或承载产品。
因此,本申请提供一种高防护的轻质平托盘,其重量较塑料托盘更轻,且缓冲吸能性能更优,在受外力作用时,通过自身形变吸收外力,且确保足够的刚性支撑,对承载物提供足够的缓冲保护性能。
如图1所示为本发明的一个实施例中一种高防护的轻质平托盘的单面托盘100的结构示意图,如图2所示为本发明的一个实施例中的高防护的轻质平托盘的双面托盘的结构示意图,主要由相同的两个单面托盘100上下拼接组成,其中单面托盘100由一定厚度的平面结构与若干个托盘支腿结构,采用高性能的发泡聚合物,通过蒸汽模压成型工艺,进行一体化成型制成。
在本实施例中,采用12个托盘支腿结构作为示例,对本发明的对插式的托盘支腿结构设计进行详细说明。在以下实施例中,均以方形的托盘支腿结构作为示例说明,沿横向方向均为长边,沿纵向方向均为短边。
单面托盘100的整体尺寸:长边L1的尺寸范围800~1500mm,短边L2的尺寸范围400~1300mm,具体尺寸不作限制,以实际使用情况而定。
单面托盘100的托盘平面即为上表面,其平面尺寸与托盘整体尺寸一致,厚度20~80mm,具体尺寸不作限制,以实际使用情况而定;在一些实施例中,如图5所示,上表面设计有轻微凸起结构以增强摩擦力,该结构设计在此不作具体限定。
单面托盘100的下表面为12个共六组托盘支腿结构,其中,第一托盘支腿结构包括三组第一方孔结构与第一实心方形结构,第一方孔结构分别为1#支腿1、3#支腿3、11#支腿11与对应的第一实心方形结构10#支腿10、12#支腿12、2#支腿2,从图3(a)可以看出,第一方孔结构1、3、11均为全包方孔结构;第二托盘支腿结构包括三组第二方孔结构与第二实心方形结构,分别为第二方孔结构7#支腿7、9#支腿9、5#支腿5与对应的第二实心方形结构4#支腿4、6#支腿6、8#支腿8,从图3(a)可以看出,第二方孔结构7、9、5均为非全包方孔结构。
第一组第一方孔结构与第一实心方形结构为1#支腿1、10#支腿10,第二组第一方孔结构与第一实心方形结构为3#支腿3、12#支腿12,两组托盘支腿结构位于单面托盘100的下表面四个顶角位置。
其中,1#支腿1与3#支腿3处于同方向直角位置处,外观均为方环结构,尺寸一致,长边方向的尺寸控制在(1/7~1/5)*L1,短边方向的尺寸控制在(1/7~1/6)*L2范围内,高度h控制在50~150mm范围内;方环壁厚δ需控制在25~55mm之间;内部为方孔结构,方孔长边方向尺寸为(1/7~1/5)*L1-2δ,短边方向尺寸为(1/7~1/6)*L2-2δ,其中,L1为所述单面托盘(100)的横向边长,L2为所述单面托盘(100)的纵向边长。
10#支腿10与12#支腿12为实心方形结构,长边尺寸、短边方向尺寸为、高度均与1#支腿1或3#支腿3内方孔保持一致;以托盘长边方向的中心线为对称轴,10#支腿10与12#支腿12的中心位置与1#支腿1、3#支腿3内方孔的中心位置刚好处于对称位置。
第三组第一方孔结构与第一实心方形结构为11#支腿11、2#支腿2,11#支腿11为方环结构,其中心位置处于短边方向的中心线(即横向中轴线),且右边缘紧靠短边方向的右边缘;长边方向的尺寸控制在(1/7~1/5)*L1范围内,短边方向的尺寸控制在(1/7~1/5)*L2范围内;方环壁厚与δ保持一致;方环高度与h保持一致;内部为方孔结构,方孔长边方向尺寸为(1/7~1/5)*L1-2δ,短边方向尺寸为(1/7~1/5)*L2-2δ。
2#支腿2为实心方形结构,长边尺寸、短边方向尺寸、高度均与11#支腿11内方孔保持一致;以托盘长边方向的中心线为对称轴,2#支腿2与11#支腿11内方孔的中心位置刚好处于对称位置。
第一组第二方孔结构与第二实心方形结构为7#支腿7、4#支腿4,第二组第二方孔结构与第二实心方形结构为9#支腿9、6#支腿6,两组托盘支腿结构沿单面托盘100的下表面的纵向中轴线两侧设置,并各位于单面托盘100的纵向两端边缘位置。
以托盘长边方向的中心线(即纵向中心轴)为对称轴,4#支腿4与7#支腿7、5#支腿5与8#支腿8、6#支腿6与9#支腿9的中心位置刚好处于对称位置,且偏中心线的边缘即为中心线;4#支腿4与7#支腿7、6#支腿6与9#支腿9的外边缘即为托盘整体的外边缘;以托盘短边方向的中心线为对称轴,5#支腿5与8#支腿8的中心位置刚好处于对称该对称轴上。
7#支腿7与9#支腿9均为半方环结构,长边方向尺寸控制在(1/9~1/8)*L1范围内,短边方向的尺寸控制在(1/7~1/6)*L2范围内,半方环高度与h保持一致;半方环壁厚与δ保持一致;内部为非全包方孔结构,方孔长边方向尺寸为(1/9~1/8)*L1-δ范围内,短边方向尺寸为(1/7~1/6)*L1-2δ范围内。
4#支腿4与6#支腿6为实心方形结构,长边方向尺寸、短边方向尺寸、高度均与7#支腿7或9#支腿9内非全包方孔保持一致。
5#支腿5为半方环结构,长边方向尺寸控制在(1/9~1/8)*L1范围内,短边方向的尺寸控制在(1/7~1/5)*L1范围内,半方环高度与h保持一致;半方环壁厚与δ保持一致;内部为非全包方孔结构,方孔长边方向尺寸为(1/9~1/8)*L1-δ范围内,短边方向尺寸为(1/7~1/5)*L1-2δ范围内。
8#支腿8为实心方形结构,长边方向尺寸、短边方向尺寸、高度均与5#支腿5非全包方孔结构保持一致。
除了上述的12个支腿的结构设计,在其他实施例中,还可以有其他形式的支腿结构设计,比如第二托盘支腿结构沿单面托盘100的横向中轴线的两侧设置,第二托盘支腿结构中的第二方孔结构与第二实心方形结构位置互换,等等。
本实施例中单面托盘100的生产过程主要包括以下步骤:
第一步,将高刚性发泡聚合物珠粒通过压力容器进行预压,预压过程累计10.5h,依次为3h从常压升至0.15MPa、2h从0.15MPa升至0.3MPa、1.5h从0.3MPa升至0.45MPa、稳定在0.45MPa3h后再降至0.25MPa,保持1h后即可成型;
第二步,将预压后的高刚性发泡聚合物珠粒通过管道输送至成型模具的模腔内,进行蒸汽模塑成型;
第三步将成型后的制件在80℃烘房内放置4h即可烘干、定型。
高刚性发泡聚合物珠粒产品为通过复合工艺生产的复合型发泡聚合物材料,具体的工艺方法包括以下步骤:
第一步,将芯层的材料与表皮层的材料通过共挤出螺杆基础设备进行复合造粒,相关成核助剂、色母、润滑剂等均在芯层的材料中进行添加,光稳定剂在表皮层的材料中添加,整体进行改性,复合改性粒子的重量控制在1.2-2.4mg范围内;
第二步,将复合改性粒子注入发泡釜内,通入二氧化碳进行加压,升温升压,温度升至167-172℃,压力升至0.39-0.45MPa,然后进行泄压发泡,得到高刚性发泡聚合物珠粒。
芯层除尼龙(PA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)中的一种材料作为主体,需添加300-1000ppm的无机粉末(滑石粉或硼酸锌中的一种)作为成核助剂。
制得的高刚性发泡聚合物珠粒产品具有以下特征:
1)发泡聚合物为复合结构,如图6所示,包括芯层与复合表皮层,芯层为刚性较强的尼龙(PA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种,复合表皮层为熔点120-130℃的高熔体强度的聚丙烯(PP),且复合表皮层厚度控制在10-15μm;芯层尺寸不作要求,发泡倍率越高,尺寸越大,在此不作限定;
2)高熔体强度的PP作为复合表皮层,可以降低发泡聚合物在成型过程中的蒸汽压力,使得珠粒在成型粘接的过程中仅需要极低的成型压力即可获得较好的熟化度,而刚性较强的芯层对整体托盘的刚性支撑起到了至关重要的作用;
3)复合表皮层所使用的高熔体强度PP,其熔融指数需不低于8g/10min,而芯层的熔融指数不高于4g/10min,表皮层较高的熔融指数可获得较好的流动性,利于成型;芯层在发泡和成型过程中,较低的流动性有助于其泡孔形态与刚性的保持,可提供较传统EPS或EPP材料更高的刚性,刚性提升50%以上。
在本实施例中,高刚性发泡聚合物珠粒产品由无锡会通轻质材料股份有限公司生产制备得到。
在一些实施例中,单面托盘100的上表面平面内部在成型过程中还可嵌入钢丝骨架,进行一定的增强,钢丝直径1.5~3.5mm,骨架结构及是否嵌入钢丝骨架在此不作限定。具体的嵌入方法为:在成型合模之前,将钢丝骨架通过机械臂或人工等方式将钢丝骨架放入模具,然后进行合模成型,具体的嵌入方式为通用的骨架嵌入方法,在此不作限定。
制备单面托盘100的模具中,可以是支腿与盘面(即平面结构)一体化成型,也可以是支腿与盘面单独制作后再拼接。一些实施例中,采用一体化成型的方式,根据实际使用场景进行高度调节模具的尺寸,依据所需支腿的高度来指定磨具的尺寸,从而制备不同高度的支腿。在另一些实施例中,采用支腿与盘面单独制作再拼接的方式,12个支腿均设计为可更换活动结构,可根据实际使用场景进行高度调节,最后将支腿与盘面通过螺丝等方式进行固定。
制备单面托盘100的模具中,如图4(a)的单面托盘的盘面背面正视图所示,在边角位置、叉脚进入位置设计有倒棱或倒圆角结构,使得制得的单面托盘100更加圆润,避免产生毛刺或尖锐部位,从而防止割坏或刺破承载物及其外包装,具体可根据实际使用场景而定。
双面托盘200为采用两个单面托盘100进行对插粘接得到,粘接剂为热熔胶、反应型PUR热熔胶或聚氨酯胶中的一种,如图2所示。
实施例1
针对常规托盘(尺寸:1200*1000mm)进行模具设计后,采用高性能复合发泡聚合物进行成型。
首先选用无锡会通轻质材料股份有限公司按照上述工艺方法生产的高刚性发泡聚合物珠粒(黑色,密度50g/L),通过上述预压程序进行预压、模具成型、烘干定型制得轻质化的单面托盘100,成型过程中,制备不加骨架与加骨架两种,骨架为1.5mm钢丝围成1100*900mm的框架。
托盘上表面平面部分厚度40mm,支腿高统一为60mm。
1#支腿1和3#支腿3的方环长边方向的尺寸200mm、短边方向的尺寸150mm,内方孔的长边尺寸124.3mm、短边方向尺寸74.3mm;10#支腿10与12#支腿12的长边尺寸124.3mm、短边方向尺寸74.3mm;
11#支腿11的长边方向尺寸200mm、短边方向尺寸200mm,内方孔的长边方向尺寸124.3mm、短边方向尺寸124.3mm;2#支腿2的长边方向尺寸124.3mm、短边方向尺寸124.3mm;
7#支腿7和9#支腿9的半方环长边方向尺寸140mm、短边方向尺寸150mm,内非全包方孔尺寸长边方向尺寸102.1mm、短边方向尺寸74.3mm;4#支腿4和6#支腿6长边方向尺寸102.1mm、短边方向尺寸124.3mm;
5#支腿5的半方环长边方向尺寸140mm、短边方向尺寸200mm,内非全包方孔尺寸长边方向尺寸102.1mm、短边方向尺寸124.3mm;支腿8长边方向尺寸102.1mm、短边方向尺寸124.3mm。
本实施例的尺寸数据,可确保支腿间距离在250mm左右,与标准托盘一致;且相邻半包方孔结构与实心方形结构之间的距离控制在5-25mm之间,便于目前的叉车叉脚工作。
经熔指流变仪测试得知,复合表皮层所使用的高熔体强度PP,其熔融指数需为8.5g/10min,而芯层的熔融指数为3.8g/10min。
两个轻质化的单面托盘100上下两面穿插粘接,通过PUR热熔胶进行粘接,即可得到双面托盘200。
以传统的木托盘、塑料托盘及EPP托盘作为对照组,按照本实施例方法制备的四组托盘,分别是:
单面托盘为:A款,
双面托盘为:B款,
嵌入有骨架的单面托盘为:A款(含骨架),
嵌入有骨架的双面托盘为:B款(含骨架)。
本实施例所得的四组托盘的自身重量、满载承重、满载后形变、刚性及韧性等方面的数据效果,对比如下表所示:
托盘类型 A款 B款 A款(含骨架) B款(含骨架) 木托盘 塑料托盘 EPP托盘
托盘重量/kg 2.5 5 4.2 8.8 15 12 5
静载/kg 3500 5000 5000 8000 5000 3500 1500
动载/kg 2800 4000 4000 6400 4000 2800 1200
满载后形变/mm ≤1 ≤1 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.8 ≤1 ≤1.8
邵式硬度 85A 85A 85A 85A 75A 85A 80A
断裂伸长率/% 38 38 38 38 1 8 23
从上表可以看出,本实施例制得的托盘在自身重量、满载承重、满载后形变、刚性及韧性等方面都与传统的木托盘、塑料托盘及目前较为新式的EPP托盘有很大的提升,具体分析如下:
(1)传统木托盘与塑料托盘的重量均在12kg以上,而EPP托盘与本专利平托盘的重量均下降50%以上。但是,轻量化的EPP托盘较木托盘、塑料托盘略有劣势,主要在于EPP材料的刚性支撑力较弱,而本专利的高刚性复合发泡材料的芯层采用高刚性工程塑料,其发泡前的刚性较聚丙烯PP的刚性提升200%左右,如上述关于熔融指数的测试数据。熔融指数代表同一温度、同一压力情况下,熔体的流动速度。表皮层8.5,流动速度更大,即分子链长度、规整度均较芯层差,所以刚性弱于芯层。因此,本专利较EPP托盘、木托盘、塑料托盘在承载方面更有优势。
(2)满载承重更高,双面托盘或含骨架的单面托盘可达到与木托盘同样的静载5000kg、动载4000kg的效果,而含骨架的双面托盘的承载效果则在此基础上又提高了60%,高达静载8000kg、动载6400kg,大大提高了满载承重的效果。
(3)通过满载后的形变测试,可以看出,本专利托盘均可达到常规托盘(如木托盘、塑料托盘)的形变要求,均达到满载后形变≤1mm,尤其是含骨架款单面托盘和双面托盘都达到满载后形变≤0.8mm,可与抗形变效果最佳的木托盘媲美。
(4)托盘的刚性可通过邵氏硬度进行侧面体现,表面硬度越大,分子链与分子链之间的间隙越小或分子链的硬链段组分越多,即材料整体的刚性越强。本发明托盘的邵氏硬度可达到塑料托盘同等的硬度85A,且高于EPP托盘的表面硬度80A和木托盘的表面硬度75A,说明本发明的托盘具有更强的刚性和稳定性。
(5)缓冲性能与托盘受外力作用后发生形变情况下的韧性有关,断裂伸长率即为体现材料本身韧性的指标。通过断裂伸长率的数据可以发现,传统木托盘、塑料托盘的缓冲性能极差,不足10%;其次为EPP托盘,但仍不足25%;而本发明中的高刚性复合发泡材料的韧性最好,高达38%,是传统木托盘、塑料托盘的数十倍,是EPP托盘的1.5倍,即本发明托盘受外力作用后的缓冲保护效果最佳。
此外,为了更好地区别本发明的托盘与EPP托盘的特性和效果,采用《CN205441204U EPP物流托盘》作为对照组,在此进行具体的对照分析。相较于专利《CN205441204U EPP物流托盘》中仅能实现单向川字托盘,且需要两副模具实现,投入成本更高,本申请实施例中的的双面托盘为双向川字托盘,在使用过程中不管正反面、不管叉车进入角度,便利性大大提高。另一方面,本发明专利采用新型的复合发泡材料(原料模量≥2000MPa,EPP原料模量仅700-900MPa),力学性能较EPP有大幅提升,且在不需要加强筋的情况下即可实现常规托盘的承重要求,若采用细钢丝在发泡材料成型过程中进入内嵌,即可达到常规托盘所达不到的承重要求,且确保轻量化。
综上,本申请实施例提供的高防护的轻质平托盘具有以下优势:
1、由高刚性发泡聚合物材料制备的托盘,在受外力作用后,不易发生脆性断裂,可通过自身的轻微形变进行缓冲吸能,保护承载物;
2、该轻质托盘的原料为复合型发泡聚合物,表皮层的PP在成型过程中可使得珠粒间进行熔融粘接,不会出现颗粒脱落的现象,影响车间内洁净环境;
3、该托盘采用发泡材料制备,在确保轻便的同时,装载量不受任何影响;
4、采用环保的高分子材料进行发泡,不易滋生细菌,在出口或食品行业,无需进行杀菌处理;
5、对部分使用条件下,可直接使用单面托盘以节约成本;双面托盘正反面一致,无需区别正反面;
6、承载面表面除设计一定的增强摩擦力结构外,均为平整面,利于不同结构的承载物放置;
7、托盘角部位、叉车进入位置、边部位设计有一定的倒棱,一方面提升美观度,其次减少碰撞带来的损伤;
8、该发明专利的托盘在使用过程中,不受承载物重量、不同地区政策、使用环境等的限制,且发泡后实现的轻量化也有利于减塑、碳中和目标的实现。
如需更高要求的承重要求,可在托盘生产过程中将内嵌钢丝骨架更改为钢管等加强材料,并可在特定所需加强的位置进行承重增强;若所需承重要求不高,也可以降低发泡珠粒的使用密度,或采用常规EPP材料或EPS、EPO等发泡珠粒进行模压成型。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高防护的轻质平托盘,其特征在于,所述轻质平托盘包括以下两种形式中的任意一种:
a.单面托盘(100);
b.双面托盘(200),所述双面托盘(200)由相同的两个所述单面托盘(100)上下拼接组成的;
所述单面托盘(100)包括托盘平面及托盘支腿结构,所述托盘支腿结构为位于所述托盘平面上的凸起结构,所述托盘支腿结构包括若干孔状结构及实心结构,所述孔状结构与实心方形结构数量相同,且沿所述单面托盘(100)的纵向中轴线或横向中轴线对称设置,且所述实心方形结构的外围尺寸与所述孔状结构的内围开孔尺寸对应配合;
当两个所述单面托盘(100)的托盘支腿结构相向进行拼接时,所述孔状结构与实心方形结构一一对应拼插配合,形成所述双面托盘(200);
所述单面托盘(100)的制备方法包括以下步骤:
第一步,将高刚性发泡聚合物珠粒通过压力容器进行预压,所述高刚性发泡聚合物珠粒为复合结构,包括芯层与复合表皮层,所述芯层的材料为尼龙PA或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET中的任意一种或多种的组合,所述复合表皮层的材料为熔点120-130℃的聚丙烯PP,且复合表皮层厚度为10-15μm;
第二步,将预压后的高刚性发泡聚合物珠粒通过管道输送至成型模具的模腔内,进行蒸汽模塑成型;
第三步,将成型后的制件进行烘干、定型;
其中,所述复合表皮层的熔融指数需不低于8 g/10min,所述芯层的熔融指数不高于4g/10min;
所述高刚性发泡聚合物珠粒的制备方法包括以下步骤:
第一步,将芯层的材料与复合表皮层的材料进行共挤出复合造粒,所述芯层的材料中还添加有成核助剂、色母、润滑剂,所述表皮层的材料中还添加有光稳定剂,得到的复合改性粒子的重量为1.2-2.4mg;
第二步,将所述复合改性粒子注入发泡釜内,通入二氧化碳进行加压,升温升压,温度升至167-172℃,压力升至0.39-0.45MPa,然后泄压发泡,得到所述高刚性发泡聚合物珠粒。
2.根据权利要求1所述的高防护的轻质平托盘,其特征在于,所述托盘支腿结构包括第一托盘支腿结构及第二托盘支腿结构,所述孔状结构包括方孔结构,所述实心结构包括实心方形结构;
所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘(100)的周向设置,包括第一方孔结构和第一实心方形结构,所述第一方孔结构为全包方孔结构;
所述第二托盘支腿结构沿所述单面托盘(100)的纵向或横向设置,包括第二方孔结构与第二实心方形结构,所述第二方孔结构为非全包方孔结构,朝向所述第二实心方形结构的一面开口。
3.根据权利要求2所述的高防护的轻质平托盘,其特征在于,所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘(100)的顶角和/或边缘设置,所述第一方孔结构的外侧与所述单面托盘(100)的外侧同面,当所述第一托盘支腿结构沿所述单面托盘(100)的边缘设置时,所述第一方孔结构及第一实心方形结构沿纵向中轴线或横向中轴线两侧对称分布;
所述第二托盘支腿结构沿所述单面托盘(100)的纵向中轴线或横向中轴线的两侧设置,包括位于所述单面托盘(100)的非边缘位置的至少一个第二托盘支腿结构,及位于所述单面托盘(100)的边缘的至少一个第二托盘支腿结构。
4.根据权利要求3所述的高防护的轻质平托盘,其特征在于,所述托盘支腿结构的高度h为50~150mm,所述方孔结构的壁厚δ为25~55mm。
5.根据权利要求1所述的高防护的轻质平托盘,其特征在于,所述单面托盘(100)的托盘平面的内部在成型过程中嵌入钢丝骨架,所述钢丝骨架由直径为1.5~3.5mm的钢丝制成;在所述单面托盘(100)的边角位置处、叉脚进入位置处设有倒棱或倒圆角结构。
6.根据权利要求1所述的高防护的轻质平托盘,其特征在于,所述双面托盘(200)由两个所述单面托盘(100)采用粘接剂对插粘接固定构成,所述粘接剂包括热熔胶。
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