蜂窝板在代木托盘中的应用研究

    摘 要：我国木材资源短疑．用其他环撮再生柑料代替木材包装材料已成为一个亟待解决的新课题．蜂窝板质轻、抗压、抗震性能好，还可完全城环使用．是一种新型的以纸代木的环保材料，全文从国内外代未包装的现状分析几手，阐述了蜂窝板的结构和物理性能论证了它代木的可行性以及蜂窝纸托盘的生产工艺，并就生产中的相关问题提出了合理化建议同时，对国家如何推进 以纸代木 的目标，阐述了自己的观点 

    蜂窝纸作为绿色包装材料，与瓦楞纸板、术材和塑料相比，有不可替代的优势它以纸代术，一吨蜂窝纸板可代替30～50立方来的木材，而成本则只有术材的三分之一。用蜂窝纸板做的托盘具有重量轻．强度高成本低缓冲性能好等特性，并可取代EPS白色泡沫，消除白色污染 保护自然环境．是一种符合2l世纪发展要求的环保型新材料．在国内外包装领域曰益得到应用和推广。

一、 国内外代木托盘的发展

    托盘（又称栈板），是现代工商业生产、运输、储存及包装的很重要的一种工具。白匪生以来．作句便于机械贮运用具已经有百泉年的历电，据史料记载．最早的债运托盘．姑干十九世纪下半叶，当时仅限于工厂问和仓库内部进行堆码货件和短途的搬运。

     托盘的种类为了适应各种货物装载的特点的需要，托盘队伍已经由小到大．逐步发展成为一个种类繁多的大家族。按托盘的用途分类，可划分为一次性使用的易损耗型托盘、用于联营运输的运用托盘和仓库，货场．站台、和码头等内部作为短途贮运的专用托盘等易损耗型托盘为是一次性使用，一般比较简单，成本也相对低廉，但底托和插孔必须符合有关规定，以便于叉车操作 通用盘因一般需参加联营运输．要求比较严格，为统一管1965年国际化标准组织(ISO)公布丁托盘的建议标其中包括了托盘的规格尺寸、选用材料，加工要求及性试验方法等争用托盘一般主要是为企业自身而设计，满足部分机械化装卸，堆码作业服务的，具有便于管理，不易丢失等优点。

    托盘的形式多种多样，比较常用的有平托盘、籍式盘和立柱式托盘三种，其中平托盘式目前应用最多、最后根据不同作业要求和制式，平托盘还可以分为单面、双双向进叉和四向进叉等多种类型。

    按照托盘的制造材料和生产工艺不同，托盘又分为材、金属塑料托盘和复合型托盘。

    托盘的规格托盘的规格因地区不同而不同。国际标化组织(ISO)承认的托盘规格为：1200×800mm的欧规格 1200×1O00mm的部分欧洲、加拿大，墨西哥格}1219×1016mm的美国规格；I1O0×1IOOmm的洲规格 在这四种托盘中，亚洲规格的托盘是与现在滚干世界的ISO国际集装箱相配合而被认可的，并正被广地使用蜂窝纸托盘的优点

(1j绿色环保，可完全回收
(2)清洁卫生，无虫蛀，完全不需熏蒸消毒 符合美市场要求，医药食品等行业可直接使用
(3)平整光滑，无碎屑及铁钉等有可能损坏货物的问题，最大程度保护承载物的包装；
(4)坚固牢靠，承重结构合理，最高承重可达3吨
(5)轻巧便利。重量平均只有6公斤，是同等木托盘的1／4，方便搬运；而且无论空运还是海运，都可使用户大量节约运费，降低产品成本；
(6)缓解冲击。由于采用蜂窝纸材料，依靠蜂窝特殊受力构造的优势，产品完好率高。

1。国外代木托盘的发展现状

    发达国家的代木包装，主要包括使用高强多层双拱瓦楞纸箱；非木制品托盘；边、角、底、顶的加固结构材料和用作中隔、衬垫、填充的缓冲、定位、防护、辅料等非木质化材料应用几个方面，而且早在上个世纪年代八十年代中期就步入商业化应用阶段。而代木托盘以其较优越的性能引起了人们的普遍关注。

    代木托盘一般分为蜂窝纸板托盘、纸浆模塑托盘、纸质加填充料的托盘、塑料托盘、金属托盘等。它们同包装箱一起作为运输包装的整体，参加高品质的流通过程，这在国外也已有二十多年发展史。虽然直到现在仍使用一定量的经熏蒸防腐处理过的木箱和胶合板之类的加工木材制品制作的木制托盘，但代木托盘正在逐步取代木制托盘。比如，以前针对中小型代木纸箱，一般都是通过自动生产线做成重载包装箱，与木质托盘在箱底固定连接，而最近几年逐渐改用纸质托盘和非全木复合托盘。蜂窝纸托盘作为一种新型的代木托盘也发挥着巨大作用。美国Tinek公司，Elis Caliber托盘集团公司都有经防水处理的蜂窝纸板全纸质托盘和用作箱角、箱底的有缓冲性能的防护包装材料的生产和服务业务。与此同时它也可以作为在重型包装箱中的衬垫、隔板，与箱子内壁贴合作为承重补强的壁板材料。

    在国外， 生产代木托盘较出名的公司有加拿大DURA公司，日本的爱因工程株式会社，美国新泽西州塑料再生中心(CPRR)、Polymer ic Inc．TX．公司，德国的Rimaplan Munich公司，澳大利亚的Smorgon ConsolidatedSydeny等。

2．国内代木托盘的发展现状及问题

    国内各种代木托盘在1998年前后得到较为广泛的推广应用，在口岸和港口城市应用十分普遍。其产品有蜂窝纸板托盘与瓦楞纸板托盘。前者与后者或前者与胶合板粘合而成的替代木质托盘的产品，就构成了所谓的贝力纸质托盘、CURA塑木托盘、纸浆水塑托盘等。另外，目前市场上有少量的木塑新材料托盘被应用，这种材料是用废旧木质纤维和废旧热性塑料以一定比例添加特制的粘合剂、添加剂，经高温、高压连续制成的结构型材。该型材具有良好的机械性能，尤其适用于大型物流中心的物资储运。同国外相比，目前国内代木托盘在技术、性能和设备上仍有一定差距。例如在生产蜂窝纸托盘中，蜂窝纸芯及纸板的性能就是很关键的环节。但是国内针对这方面的设备还比较落后，还存在着生产出的纸芯不成完整的正六边形、胶水的粘接强度还不够的缺陷。而国外的设备相对较贵，一般为国内厂家的价格的6～10倍。例如荷兰荷力胜一套生产线的报价为2000万人民币，美国OMS公司也要1020万人民币。另外一方面，国家和有关部门缺乏代木托盘方面的有关技术要求和规范。例如，目前实行的塑料平托盘国家标准 是1994年制订的，这个标准中规定有4个尺寸，而按照国际物流标准要求，托盘的尺寸只能有1～2个。而生产托盘的厂家对这方面的研究有心无力，从而造成了托盘规格混乱，性能测试不够系统和严谨。这些因素在一定程度上阻碍了我国代木托盘的进一步发展。

二、蜂窝纸板概述

1。蜂窝纸板的结构与特性

    蜂窝纸板的结构为上下两层面纸，中间为自然蜂窝状的芯纸，用一定的粘合剂(常用的粘合剂有脲醛胶和白乳胶)将芯纸粘合在两层面纸之间，形成三层状结构(如图1所示)。蜂窝纸板的厚度变化主要靠增加或减少蜂窝芯纸的厚度来实现(如图2所示)，结构始终保持三层，其厚度一般可以在5-90mm之间变化。例如，荷力胜(广州)蜂窝材料有限公司生产的蜂窝纸板就可以在10-100mm之间变化，可提供最大宽度可达2000mm。蜂窝纸板夹芯柱孔的尺寸可变化，它的变化也可改变蜂窝纸板的强度。蜂窝纸板在国内生产历史不长，故尚无专用原纸及其标准，因此蜂窝纸板纸芯用纸标准采用的是瓦楞原纸标准(GB／T 13023-91)，面纸采用的是箱板纸标准(GB／T 13024-91)。[81蜂窝纸板的结构决定了它的特性，除了蜂窝纸芯的性能外，蜂窝纸扳又增强了受压均匀、抗压、抗弯、抗剪强度高和缓冲性、减振性好等方面的性能，不失为一种绿色、节能、环保、高科技的新型包装材抖。2蜂窝原纸与蜂窝纸芯的主要性能指标蜂窝原纸的主要性能指标

(1)纸的定量

    即单位面积上纸的重量。通常蜂窝纸板的芯纸即瓦楞原纸的定量一般在120～l80g／m 之间，面纸定量在200～500 g／m：之间。在蜂窝托盘的生产中，应照托盘承载重量不同选用不同定量的纸这不光是对其物理性能的考虑，也出于对经济成本的考虑，因为一般来说，纸的定量越大，其抗磨损、抗压及防潮能力就越好，但成本也越高。

(2)纸的方向性

    纸张具有一定方向性，由于纤维排列多为纸张纵向．而且在造纸机内纸张承受了较大的牵引力，造成了纸纵横向差别很大。在蜂窝纸生产中．当芯纸的纤维方向与蜂窝面纸垂直时，其抗压强度较大。

(3)水分含量

    水分对纸的柔韧性和弹性、强度都有明显的影响。当水分过高时，纸自身很软、强度急剧下降，不易牯接当水分过低时，纸发脆易断，这些都将影响托盘的质量。一般蜂窝纸板原材料用纸的水分在8％～12％之间，蜂窝纸板的水分控制要合适，否则会严重影响纸板的抗压强度和缓冲性能。

(4)纸的环压强度

    所滑环压强度，就是试样边缘受压直到压溃所能承受的最大压缩力。环压强度越高，则蜂窝纸板的平压强度就越高，其承载能力就越高。通常蜂窝芯纸的环压强度狂4．4～5．5N·m／g之间，而面纸的环压强度在6．5N m／g左右。另外，蜂窝纸板的平压强度与蜂窝纸芯的高度有关，一般蜂窝纸板的平压强度随着蜂窝纸扳厚度的增加而呈缓慢下降的趋势，所纸的环压强度直接影响托盘承载能力的大小。

     蜂窝纸芯的主要物理性能指标含水率正常空气湿度下，蜂窝纸芯含水率不大干15％。在使用蜂窝纸芯时，经过拉伸烘干处理使其含水率小于4％ 。 便蜂窝纸芯的定型。拉伸干壤后的蜂窝纸芯在30mins内保持形状。

(1)扎压强度

    蜂窝纸芯的抗压强度表示展开的蜂窝纸芯在厚度方向上位面积内所能承受的压力，它与蜂窝纸芯的纸材、蜂窝形状，孔径大小和含水率都有非常密切的关系。含水率越低，抗压强度就越高，反之亦然。蜂窝纸芯的抗压强度在含水宰为3％时，达到最大。

(2)缓冲强度

    当蜂窝纸芯所能承受的压力超过它的抗压强度，蜂窝纸芯将被压溃而变形，此时，蜂窝纸芯在单位面积上所能承受的平均压力就是缓冲强度。因此，它的能量吸收能力是可以预知的。它使得蜂窝纸芯在能量吸收方面具有良好的应用前景。

(3】比重

    蜂窝纸芯的比重表示单位体积内展开蜂窝纸芯的重量。在相同的芯纸克重条停下，蜂窝纸芯孔径越小．比重越大抗压强窿越大，在相同的孔径条件下，芯纸的克重越大，比重也越大，抗压强度亦增加。

（4）孔径比

     为保证蜂窝夹层板的蜂窝强度．蜂窝纸芯的拉伸程度应尽量充分，使蜂窝纸芯内径接近最大值，即孔径比{蜂窝孔距与其内径的比，i=a／d，见图3)为1时蜂窝纸芯的宽度是未展开图三孔径比示意圉前宽度的75％，此时蜂窝纸芯形状接近正六边形蜂窝结构，各种性能也达最佳(见表1)。

表1荷力胜蜂窝制品公司常用规格蜂窝纸芯的性能指标

注：表1中所列数值为荷力胜蜂窝纸芯在拉伸干燥后测得的压强。

    一般情况下，蜂窝纸芯的拉伸适用范围在60％至80％之间。

3．胶粘剂

    胶粘剂品质的高低直接影响到蜂窝纸板的剥离强度、剪切强度、抗压强度等，因此胶粘剂在蜂窝纸板生产中起着非常重要的作用。由于蜂窝纸托盘要求防潮、耐水，作为出口产品还必须满足耐湿热环境的要求。显而易见，不宜采用玉米淀粉胶作为托盘用胶，而采用白乳胶。白乳胶(PVAc)主要成分是聚醋酸乙烯酯，俗称“白胶”或“白乳胶”。它的缺点是耐水性、耐湿性、耐热性差。因而用于制作蜂窝夹芯板材的白乳胶，要用改型的防水型PVAc。它常温固化速度较快，不需要加热和添加固化剂，适于大面积作业。例如荷力胜公司生产蜂窝芯的胶粘剂是美国富乐胶粘剂公司(H．B．Fuller Company)生产的CW 型白乳胶，生产出的蜂窝纸芯的质量较稳定，但成本偏高，CW 型白乳胶每吨达8000多人民币。

I 蜂窝纸托盘的技术条件

1。蜂窝纸托盘的技术条件

    引用的标准GB 3716—83 托盘名词术语GB／T 2934-1996 中国联运通用平托盘国家标准GB／T 4996—1996 中国联运通用平托盘的试验方法托盘相关术语(见表2)

表2 托盘相关的术语

托盘的结构

    根据托盘底脚的不同，主要有塑料底脚和纸管底脚两种结构的托盘，当然可以根据不同的需要进行订做。托盘的面板主要用蜂窝纸板加纸护角(如图4)的形式，也可以根据托盘承载大小不同，在托盘面板的背面安装加固的板材或纸护角条(如图5)。同样纸管的底角也采用同样的方式复合。在考虑成本基础上，主要采用单面双向进又和四向进叉的方式。

托盘的尺寸
 
     为了尽量减少纸蜂窝托盘原材料的数量，提高通用化程度，并参照目前市场上常用蜂窝托盘尺寸，主要确定了以下四个规格(W ×L×H，单位：mm 1000×1200×130；800×1200 x 130：1100 x 1l00x 130  800×1000×l3O 海运集装箱和卡车等运输设备的尺寸是由ISO或一些国家标准来规定的。在横向若摆放一列托盘，则托盘尺寸太大．装卸幽难，摆放两列为宜。考虑到横向奄度23013内摆放二列及作业所需的间隙，采用把2200苛为2种尺寸较合适的托盘，于是可以采用强度高的两向进艾型I100 X1100×130托盘；而对于1000×l200 x130的托盘，剐要用宽1000和长1200的组台摆放，因此必顽选用四向进叉型托盘。

原材料要求

(1)蜂窝纸板

    蜂窝纸扳芯纸采用定量≥1 50g／m2：的高强瓦楞原纸，根据客户要求承载重量不同．选择不同定量的纸。根据El前检测的常用的几家造纸公司的环压指数数据及稳定程度，并参照托盘承载重量的不同、建议优先采用东莞理文造纸公司定量为l50g／m 2瓦楞纸和台湾荣成造纸公司定量为l80g／m 的砭楞原纸。

    根据托盘承重最的不同．可以采用 同类型的蜂禽芯。静态承重量<500Kg，蜂窝芯纸的类型为C型一静态承重量≥500Kg．蜂窝芯纸的类型为B型 蜂窝面纸采用定量≥450g／m2 的沙管纸

（2)纸护角

    纸护角是多张牛度纸复贴后 经护角机定型压制而成(亦称边缘板j，用于货品堆叠后，补强包装物边缘支撑力或防止碰损用。这里用它来保护托盘中蜂窝纸板的边缘以及提高托盘自身的抗压能力。=_I三要采用规格有(如图6，规格为：厚×A x B， 位：ml：n)：5 x 50 x 50j 3．5 x 50×50{5×70×70；3．5×70 x 70。另外，我们还可以采用u型的纸护角与托盘的面板配合．提高牯接强度．当然u型的纸护角比L型的纸护角的成本要高，这往实际生产中也是要考虑的公差

{1)外形公差

    外形尺寸 差为0～一6m，由于材料收缩原故．在制造时需有一个正差．即制造耸差为±3mm。

(2)方正度公差

    托盘成品的平面两对角线长度之差不应超过13mm。

检测方法

（1）送往国家托盘检测机检测

    参照中国联运通用平托盘的试验方法(GB／T 4996-1996）

(2)按照企业的内部方法进行检测

    项目见表3．即外观、动载试验与静载试验三项项目。

表3 企业自行幢猁项目卫要求

2 蜂窝纸托盘的生产工艺

生产工艺流程及注意的问题

     因为目前国内的纸托盘还处于起步阶段，这方面的设备很少．完整的梳水生产线几乎没有。大多数的厂家还是依靠人工作业所以这就给托盘的制造带来了很大的质量隐患 下面 所谓的半自动化生产工艺，做一下蜂窝托盘生产工艺的分析。

    蜂禽托盘的生产工艺主要分为三个部分：托盘面板生产，托盘底脚生产和面板与底角的粘腔其工艺流程为：

在实际生产过程中．必须注意以下几个问题：

(1)首先应废检测蜂窝纸板的质量 其中特别应注意蜂窝纸芯与面纸之间的牯接强度是否造刊技术要求，如果这两者之间的粘接强度不够．即使底脚与而板做的再牢，在动载荷中，就有可能造成托盘底脚的脱落。用蜂窝纸板和其他材料复合的方式，提高其综合性能。
(2)应选用平整度较好的蜂窝纸板。因为蜂窝纸板结构特点，造成了它在运输和贮存过程中很容易引起翘曲，这样将影响粘接强度。
(3)蜂窝纸板和纸护角在涂完胶后必须有一定的干燥时间才能粘接。因为每种胶粘剂都有一定的固化时间和固化速度，生产中必须把握这点。一般用白乳胶涂完胶后，放置干燥6～l0分钟效果最佳。
(4)对于刚生产出的底脚．面板以及底脚与面板刚粘接后的托盘都应该有合适的重物进行一定时间的保压。一般说来，保压时间不能少于4小时。

对生产工艺的几点思考

(1)对于托盘面板上所用的纸护角，可以考虑用定量较高的瓦楞纸或牛皮纸代替，这样不但能解决纸护角不容易粘接的问题，而且能降低成本。因为采用的纸护角至少有3mm的厚度，这与托盘面板相比高出的3mm造成了整个面板不平整，堆码时大部分力都由纸护角承受，这也一定程度上加快了托盘的变形。

(2)针对不同规格的托盘，应提高其标准化程度。例如对于不同规格的托盘，在满足性能的条件下可采用相同规格的底脚。此外，还可以考虑对面板和底脚的尺寸采用同一模数整数倍的尺寸，例如底脚宽为l 50mm，面板宽为(150×7)l050mm，这些都有助于减少物料损耗，降低成本。

(3)蜂窝托盘是一种纸制品，具有抗压强度有限、容易受潮等弱点，而且技术也尚未完全成熟。我们可以考虑
(4)应提高机械化生产的程度，从而提高生产效率和产品质量。

     国内蜂窝纸托盘的研究和使用才刚刚开始，生产纸蜂窝芯托盘的厂家也很少。由于它具有一定的技术含量，加之国家相关的基础研究跟不上，相关标准也不健全；而企业又没有能力和财力进行自行研究，生产中也没有标准可依，造成了目前蜂窝纸托盘生产的混乱局面。表现在生产技术落后，技术参数和型号种类较混乱，生产效率偏低，垄断较明显，价格偏高等方面。反过来这些因素又制约了蜂窝纸托盘的良性发展。

    因此，国家应尽快制定、颁布纸蜂窝芯应用于包装等领域的相关政策和生产、使用标准，集中国内相关研究单位和企业联合研究和开发适合不同领域使用的蜂窝板包装材料和其他适路产品，拓宽应用的领域，实现“以纸代木的目标，缓解我国木材短缺的压力。此外，国家和企业应通过媒体、杂志．网络等传媒途径，大力宣传蜂窝纸材料及产品的知识和优越性，让更多的人们了解它、喜欢它，从而主动接纳它，拉动市场需求。

     我国木材资源严重匮乏，发展代木包装材料已是大势所趋。而蜂窝纸板在代木托盘中的应用正是符合以环保为主题的当代社会发展的需要。在物流逐渐发达的今天，进一步研究和发展蜂窝板在代木托盘中的应用，必将对经济发展、环境保护和技术进步有着重要的意义。（浙江林学院工程学院刘晓红 周鲁兵）

信息来源：中国包装