摘 要:我國木材資源短缺，如何用其他環(huán)保再生材料代替木材包裝材料已成為一個亟待解決的新課題。蜂窩板正是一種新型的以紙代木的環(huán)保材料，具有質(zhì)輕、抗壓、抗震性能好、可循環(huán)使用等優(yōu)點。本文分析國內(nèi)外代木包裝的現(xiàn)狀，闡述蜂窩板托盤的結(jié)構(gòu)和物理性能，論證其制造托盤的可行性以及蜂窩板托盤的生產(chǎn)工藝，并就生產(chǎn)中的相關(guān)問題提出合理化建議
關(guān)鍵詞:包裝材料 蜂窩板 木材 托盤 應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計，我國2003年木材進(jìn)口量約12 316萬m3，進(jìn)口原木、鋸材、人造板、木漿及紙和紙板耗匯約130億美元，僅次于石油、鋼鐵，而且依然呈上升趨勢L1]。我國每年倉儲運輸中使用的木制托盤達(dá)幾千萬個。有關(guān)資料表明，包裝工業(yè)越發(fā)達(dá)，木包裝在整個包裝材料中的比例就越小，如：中國約為2O ，日本約為1O ，而美國僅3 L2]。蜂窩紙板作為綠色包裝材料，與瓦楞紙板、木材和塑料相比，有不可替代的優(yōu)勢。1 t蜂窩紙板可代替30~50 m3的木材，而成本則只有木材的1／3-3J。用蜂窩紙板做的托盤質(zhì)量平均只有6 kg，是同等木托盤的1／4，并具有強(qiáng)度高、成本低、緩沖性能好等特性，是一種符合21世紀(jì)發(fā)展要求的環(huán)保型新材料，在國內(nèi)外包裝領(lǐng)域日益得到應(yīng)用和推廣。
1 托盤
托盤(又稱棧板)是現(xiàn)代工商業(yè)生產(chǎn)、運輸、儲存及包裝中的一種重要工具L4]。按用途，托盤可分為一次性使用的易損耗型托盤，聯(lián)營運輸?shù)耐ㄓ猛斜P和倉庫、貨場等內(nèi)部短途貯運托盤等；接外形結(jié)構(gòu)，托盤又分為平托盤、箱式托盤和立柱式托盤3種。其中平托盤目前應(yīng)用最廣泛。根據(jù)不同作業(yè)要求和制式，平托盤還可以分為單面、雙面、雙向進(jìn)叉和四向進(jìn)叉等多種類型。雖然各地的托盤規(guī)格各異，但國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)規(guī)定，只有6種托盤規(guī)格(單位均為mm，下同)，而1 100×1 100規(guī)格托盤可與ISO集裝箱相配合而被認(rèn)可。
2 國內(nèi)外代木托盤的發(fā)展現(xiàn)狀及問題
目前發(fā)達(dá)國家的代木包裝材料主要是用定向結(jié)構(gòu)刨花板(oriented strand board，簡稱OSB)，其不僅具有抗彎強(qiáng)度高、線膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好、握釘力強(qiáng)等優(yōu)點，而且重復(fù)使用率高，成本低，優(yōu)于木材、蜂窩紙板和木塑復(fù)合材料。最近2年受國際貿(mào)易中禁用天然木材的影響，在托盤上得到大量應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，僅2001年，歐洲生產(chǎn)2 000萬m。的OSB，其中40 用于托盤。而我國對OSB應(yīng)用才起步，但也必將是中國未來代木托盤發(fā)展的主流。
1998年前后，國內(nèi)各種代木托盤產(chǎn)品主要有蜂窩紙板托盤與瓦楞紙板托盤。另外，市場上也有少量的木塑托盤，因具有較高的強(qiáng)度和硬度、耐酸堿、抗腐朽、不變形等優(yōu)點，適用于大型物流中心的物資儲運。與國外的代木托盤相比，國內(nèi)在材料種類、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、性能和生產(chǎn)設(shè)備上仍有一定的差距。例如在生產(chǎn)蜂窩紙板托盤中，蜂窩紙芯及紙板是關(guān)鍵，但還存在著生產(chǎn)出的紙芯柱孔不成正六邊形、粘接強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)等問題。另外，代木托盤方面的技術(shù)要求和規(guī)范也很缺乏。目前實行的《塑料平托盤》國家標(biāo)準(zhǔn)是1994年制訂的，托盤規(guī)格混亂，性能測試不嚴(yán)謹(jǐn)，造成質(zhì)量隱患。物流企業(yè)的“非標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)”嚴(yán)重阻礙了我國代木托盤的進(jìn)一步發(fā)展，并為此付出了巨額的經(jīng)濟(jì)代價。以2000年為例，我國的物流費用高達(dá)17 880．8億元，約占GDP的2O 9／6，如果物流費用所占比例降低1個百分點，就可節(jié)約近900億元。
3 蜂窩紙板托盤的技術(shù)條件和生產(chǎn)工藝
3．1 蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)與特性
蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)為上下2層面紙，中間為蜂窩狀的芯紙，用膠黏劑粘合成3層結(jié)構(gòu)(如圖1)。蜂窩紙板的厚度變化主要靠改變蜂窩芯紙的厚度來實現(xiàn)，其厚度一般在5～90 mm之間變化，也可根據(jù)要求的托下面盤強(qiáng)度，改變蜂窩紙芯的柱孔尺寸。蜂窩紙板在國內(nèi)生產(chǎn)時間不長，尚無專用原紙及其標(biāo)準(zhǔn)。因此，蜂板紙芯用紙標(biāo)準(zhǔn)采用的是瓦楞原紙標(biāo)準(zhǔn)(GB／T13023—91)，面紙采用的是箱板紙標(biāo)準(zhǔn)(GB／T13024—91)[ 。蜂窩紙板具有受壓均勻、抗壓、抗彎、抗剪強(qiáng)度高和緩沖性、減振性好等方面的性能。
3．1．1 蜂窩原紙的主要性能指標(biāo)
紙的定量 通常蜂窩紙板的芯紙，即瓦楞原紙的定量一般在120～180 g／m2。之間，面紙定量在200~500 g／m2。之間。在蜂窩板托盤的生產(chǎn)中，應(yīng)按照托盤承載重量不同選用不同定量的紙。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。紙的方向性 由于纖維排列多為紙張縱向，在蜂窩紙板生產(chǎn)中，當(dāng)芯紙的纖維方向與蜂窩面紙垂直時，其抗壓強(qiáng)度較大。
含水率 含水率對紙的柔韌性和彈性、強(qiáng)度都有明顯的影響，一般蜂窩紙板原材料用紙的含水率在8%～12%之間。蜂窩紙板的含水率控制要合適，否則會嚴(yán)重影響紙板的抗壓強(qiáng)度和緩沖性能。紙的環(huán)壓強(qiáng)度 通過向一個高12．7 mm、周長152 mm 的紙環(huán)加壓，至壓潰時所需要的力即為環(huán)壓強(qiáng)度，可體現(xiàn)蜂窩產(chǎn)品的耐壓性能和承載能力。通常芯紙的環(huán)壓強(qiáng)度在4．4～5．5 N·m／g之間，而面紙的環(huán)壓強(qiáng)度在6．5 N·m／g左右。另外，紙板的平壓強(qiáng)度與紙芯的高度有關(guān)，隨著蜂窩紙板厚度的增加而呈緩慢下降的趨勢。
3．1．2 蜂窩紙芯的主要物理性能指標(biāo)
含水率 蜂窩紙芯的含水率應(yīng)<15%。在使用蜂窩紙芯時，經(jīng)過拉伸烘干處理后，其含水率<4%，以便蜂窩紙芯的定型。拉伸干燥后的蜂窩紙芯，30min內(nèi)保持形狀不變。
抗壓強(qiáng)度蜂窩紙芯的抗壓強(qiáng)度與紙材、蜂窩形狀、孔徑大小和含水率密切相關(guān)。蜂窩紙芯的抗壓強(qiáng)度在含水率3 時最大。芯紙的定量不同、種類不同，其抗壓強(qiáng)度不同，具體數(shù)值可參閱具體生產(chǎn)廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。
緩沖強(qiáng)度 當(dāng)蜂窩紙芯所承受的壓力超過其抗壓強(qiáng)度而被壓潰時，蜂窩紙芯在單位面積上所能承受的平均壓力即為緩沖強(qiáng)度。因此，其能量吸收能力是可預(yù)知的，并在能量吸收方面具有良好的應(yīng)用前景。相對密度在相同的芯紙定量條件下，蜂窩紙芯孔徑越小，相對密度越大，抗壓強(qiáng)度越大；在相同的孔徑條件下，芯紙的定量越大，相對密度也越大，抗壓強(qiáng)度亦增加。
孔徑比 為保證蜂窩夾層板的蜂窩強(qiáng)度，蜂窩紙芯的拉伸程度因盡量充分，使蜂窩紙芯內(nèi)徑接近最大值，孔徑比(蜂窩孔距與其內(nèi)徑的比，i=a／d，見圖2)為1時蜂窩紙芯的寬度是展開之前寬度的75%，此時蜂窩紙芯形狀接近正六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)，各種性能也達(dá)最佳。一般情況下，蜂窩紙芯的拉伸適用范圍在60%～80%之間。
3．1．3 膠黏劑 由于蜂窩紙板托盤要求防潮、耐水，作為出口產(chǎn)品還必須滿足耐濕熱環(huán)境的要求。因而選用改性的防水型PVAc。 |
