一种新型复合材料的物流用托盘

摘要

一种新型复合材料的物流用托盘，包括上面板和下面板，所述上面板和下面板均由复合材料LFT‑D模压而成，其中所述复合材料由重量百分比为60～80％的熔融混合物与重量百分比为20～40％的等长度的增强材料制备而成，本发明的LFT‑D托盘通过先进的生产工艺与新颖的产品设计，采取高维度打击低维度，即降维打击的方式，具有良好的耐摔性和抗冲击性，进行市场推广与销售，市场潜力巨大。

权利要求

1.一种新型复合材料的物流用托盘，包括上面板和下面板，所述上面板和下面板均包括支座，所述上面板支座与下面板支座间间隙配合，其中，所述上面板和下面板均由复合材料LFT-D模压而成，其中所述复合材料由重量百分比为60～80％的熔融混合物与重量百分比为20～40％的等长度的增强材料制备而成，其中所述熔融混合物包括如下制备方法：

1)将聚丙烯80份、改性色母3份，抽取至料斗并精确计量，混合材料通过料斗进入一阶双螺杆挤出机进行塑化熔融，得到一次改性聚丙烯；

2)将相容剂0.5份、抗氧化剂16.5加入所述改性聚丙烯充分混合，得到二次改性聚丙烯；

3)一级双螺杆挤出机设定混合物输出量为最终产品重量的70％，各加热段的温度控制在200℃～230℃，将得到的二次改性聚丙烯经过一级双螺杆挤出机熔融，得熔融混合物；

所述物流托盘的工艺流程包括以下步骤：

通过长纤维自动上料、切断、称量系统实现玻璃纤维自动输送并控制输送的玻璃纤维股数，通过高精度的切断装置实现长纤维定长切断，定长纤维通过料斗进入二阶段双螺杆挤出机进行混配；

二阶熔融、混配：将玻璃纤维，相容剂0.5份、抗氧化剂16.5份加入一次改性聚丙烯充分混合，进入二阶双螺杆挤出机进行混配，通过二阶熔融混配实现玻璃纤维与改性聚丙烯均匀分布、分散；

二阶混配后的坯料进行定量切断后进入保温输送带，通过精确的温度控制保证坯料具有较好的流动性；

通过自动机械手夹取坯料至模腔中，通过新型长纤维增强复合材料液压机模压成型。

2.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述支座上设置定位标识，下面板的支座间设置贴片，所述贴片与下面板活动连接。

3.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述托盘规格为

1.2m*1m，所述上面板的上表面为网格状，避免物品的滑落。

4.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述支座包括田字空槽圆柱形，口字空槽圆柱形，菱形，田字空槽椭圆形，口字空槽椭圆形。

5.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述上面板支座和下面板支座的数目在5～9个范围内，所述支座的高度在5cm～15cm范围内。

6.根据权利要求5所述的托盘，其特征在于，所述支座的高度在8cm～10cm范围内。

7.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述等长度的增强材料的长度为25.4mm，由48根EW758-2400的连续材料定长切割而成。

8.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳香族聚酰胺纤维。

9.根据权利要求1所述的新型复合材料的物流用托盘，其特征在于，所述复合材料LFT-D的弹性模量达到4500以上；所述复合材料LFT-D与普通托盘采用同等重量的设计方案，在受力一致的情况下，LFT-D托盘变形量降低45％，承重量提高40％以上。

说明书

一种新型复合材料的物流用托盘

技术领域

[0001] 本发明涉及一种托盘，具体的涉及一种新型复合材料的物流用托盘。

背景技术

[0002] 近年来，中国物流业发展迅猛，年均增速超过15％。专家预计，未来几年，中国物流市场年均增速将保持20％，年新增托盘用量将超过2000万件，“高效、节能、环保、低成本”是今后物流业的主要特征。这对起步较晚的塑料托盘制造业来说，既是千载难逢的发展机遇，也是巨大的挑战。

[0003] 长期以来，中国物流业所用托盘以木制为主，占国内托盘总量的90％。但随着环保压力增大，铁路运输禁用木制托盘规定出台，欧、美、日等国对进口产品木质包装(包括木制托盘)近于苛刻的熏蒸与检验检疫要求，已对木制托盘需求产生巨大的影响。未来5～10年，中国木制托盘市场占有率将会大幅下降，一方面是物流业发展拉动托盘需求量猛增，另一方面是木制托盘这一“主力军”需求趋缓，加之目前中国总托盘量仅为1.2亿至1.4亿，而美国现拥有托盘总量为20亿，日本7亿，欧盟30亿，可以预计今后的中国托盘总量将会以惊人的速度增长，托盘应用前景广阔。

发明内容

[0004] 针对以上问题，本发明提供一种新型复合材料的物流用托盘。

[0005] 本发明的技术方案：一种新型复合材料的物流用托盘，包括上面板和下面板，所述上面板和下面板均包括支座，所述上面板支座与下面板支座间间隙配合，其中，所述上面板和下面板均由复合材料LFT-D模压而成，其中所述复合材料由重量百分比为60～80％的熔融混合物与重量百分比为20～40％的等长度的增强材料制备而成，其中所述熔融混合物包括聚丙烯80-100份、改性色母0.1-3份、相容剂0.1-0.5份、抗氧化剂0-20份。

[0006] 优选的，所述支座上设置定位标识，下面板的支座间设置贴片，所述贴片与下面板活动连接。

[0007] 优选的，所述托盘规格为1.2m*1m，所述上面板的上表面为网格状，避免物品的滑落。

[0008] 优选的，所述支座包括田字空槽圆柱形，口字空槽圆柱形，菱形，田字空槽椭圆形，口字空槽椭圆形。

[0009] 优选的，所述上面板支座和下面板支座的数目在5～9个范围内，所述支座的高度在5cm～15cm范围内。

[0010] 优选的，所述支座的高度在8cm～10cm范围内。

[0011] 优选的，所述等长度的增强材料的长度为25.4mm，由48根EW758-2400的连续材料定长切割而成。

[0012] 优选的，所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳香族聚酰胺纤维。

[0013] 优选的，所述复合材料LFT-D的弹性模量达到4500以上，较普通塑料要高一倍以上；所述复合材料LFT-D采用同等重量的设计方案，在受力一致的情况下，LFT-D托盘变形量降低45％，承重量将会提高40％以上。

[0014] 优选的，复合材料的物流用托盘由以下的工艺制备，其中工艺制备具体的包括以下步骤：

[0015] 1)一阶塑化，将聚丙烯和改性色母精确混合，得到改性聚丙烯；

[0016] 2)长纤维自动上料，切断，实现增强材料的定长切断；

[0017] 3)二阶熔融、混配，将所述改性聚丙烯和增强材料混合；

[0018] 4)将混合的坯料定量切断进入保温输送带；

[0019] 5)自动取坯料至模腔中模压成型；

[0020] 6)后处理。

[0021] 本发明的有益效果：本发明的一种新型复合材料的物流用托盘，采用长纤维增强热塑性复合材料(LFT-D)直接模压成型形成LFT-D托盘，与现有技术相比，本发明的LFT-D托盘通过先进的生产工艺与新颖的产品设计，采取高维度打击低维度，即降维打击的方式，具有良好的耐摔性和抗冲击性，进行市场推广与销售，市场潜力巨大，同时本发明复合材料托盘随着时间的推移，材料会逐渐老化收缩，使得上下面板之间的配合更加牢固。

[0022] 应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

[0023] 参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

[0024] 图1示意性示出本发明新型复合材料的物流用托盘的结构示意图；

[0025] 图2示意性示出本发明新型复合材料的物流用托盘的工艺流程图。

具体实施方式

[0026] 通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

[0027] 在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

[0028] 图1所示为本发明新型复合材料的物流用托盘的结构示意图，如图1所示，本发明托盘包括上面板101和下面板102，所述上面板101和下面板102均包括支座，上面板101支座与下面板102支座间间隙配合，其中所述下面板102的支座间设置贴片，所述贴片与下面板活动连接。所述支座上设置定位标识，所述定位标识包括二维码和定位芯片。

[0029] 其中所述下面板102支座间设置贴片，主要是由于在物品搬运过程中，会使用叉车将叉车的插脚置于上下面板中间，进行搬运，考虑叉车插脚的厚度不同，使得托盘能够被多种型号的叉车搬运，设置活动贴片。

[0030] 支座上设置定位标识，其中，所述定位标识包括二维码和芯片，其中设置二维码，计算机扫描所述二维码，对托盘的初始位置进行确认，到达终点，再次扫描所述二维码，对托盘的初始位置进行核实同时确认计算机确认已到达目标地点。

[0031] 其中设置定位芯片，与计算机无线连接，用于实时显示托盘的物流信息。

[0032] 其中，定位标识可以设置在上面板支座或下面板支座的外表面或镶嵌于下面板支座或上面板的内表面。

[0033] 如图1所示，本发明上面板101与下面板102的支座为9个，所述支座为田字空槽支座，其中上面板101支座尺寸相对于下面板102支座尺寸小。

[0034] 其中，所述托盘规格为物流行业的标准尺寸，所述托盘的规格为1.2*1m。所述托盘采用新型复合材料模压成型。

[0035] 所述支座的高度在5cm～15cm范围内。优选的，所述支座的高度在8cm～10cm范围[0036] 其中，所述支座还可以包括田字空槽圆柱形，口字空槽圆柱形，菱形，田字空槽椭圆形，口字空槽椭圆形。

[0037] 支座的个数还可以是5个支座，分别置于上面板101和下面板102的四角和几何中心处。

[0038] 所述上面板和下面板均由复合材料LFT-D模压而成，其中所述复合材料由重量百分比为60～80％的熔融混合物与重量百分比为20～40％的等长度的增强材料制备而成，其中所述熔融混合物包括聚丙烯80-100份、改性色母0.1-3份、相容剂0.1-0.5份、抗氧化剂0-20份。

[0039] 所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳香族聚酰胺纤维，本实施例的增强材料采用玻璃纤维。

[0040] 实施例1

[0041] 制作所述复合材料的具体过程包括以下步骤：

[0042] 1)将聚丙烯80份、改性色母3份，抽取至料斗并精确计量，混合材料通过料斗进入一阶双螺杆挤出机进行塑化熔融，得到一次改性聚丙烯。

[0043] 2)将相容剂0.5份、抗氧化剂16.5加入所述改性聚丙烯充分混合，得到二次改性聚丙烯。

[0044] 3)一级双螺杆挤出机设定混合物输出量为最终产品重量的70％，各加热段的温度控制在200℃～230℃，将得到的二次改性聚丙烯经过一级双螺杆挤出机熔融，得熔融混合物。

[0045] 4)自动切割设备设定玻璃纤维输出量为最终产品重量的30％，将48根EW758-2400的连续纤维丝通过输送管道到自动切割设备，对其进行定长切割，长度为25.4mm，得到等长度的玻璃纤维。

[0046] 5)将步骤4)所得等长度的玻璃纤维掉落到步骤3)所得的熔融混合物上，通过二级双螺杆挤出机将熔融混合物和等长度的玻璃纤维进行混配，调节温度为200℃～230℃及转速150r/min，在保证等长度的玻璃纤维浸润完全的前提下，降低双螺杆挤出机的转速至120r/min，减少对玻璃纤维的长度的损坏；

[0047] 6)由二阶段双螺杆挤出机挤出的材料，即为所述的长纤维增强热塑性复合材料LFT-D。

[0048] 图2所示为本发明新型复合材料的物流用托盘的工艺流程图，如图2所示，其中制备所述物流用托盘的工艺流程包括以下步骤：

[0049] (1)一阶塑化，得到改性聚丙烯；

[0050] 通过精确的计量喂料系统将聚丙烯80份和改性色母3份抽取至料斗并精确计量，聚丙烯和改性色母通过料斗进入一阶双螺杆挤出机进行塑化熔融。

[0051] (2)长纤维自动上料，切断，实现玻璃纤维的定长切断；

[0052] 通过长纤维自动上料、切断、称量系统实现玻纤自动输送并控制输送的玻纤股数，通过高精度的切断装置实现长纤维定长切断，定长纤维通过料斗进入二阶段双螺杆挤出机进行混配。

[0053] (3)二阶熔融、混配，将所述改性聚丙烯和玻璃纤维混合；

[0054] 一阶塑化的改性聚丙烯进行二阶双螺杆挤出机，将玻璃纤维，相容剂0.5份、抗氧化剂16.5份加入一次改性聚丙烯充分混合，进入二阶双螺杆挤出机进行混配，通过二阶熔融混配实现玻璃纤维与改性聚丙烯均匀分布、分散，保证具有良好的力学性能。

[0055] (4)将混合的坯料定量切断进入保温输送带；

[0056] 二阶混配后的坯料进行定量切断后进入保温输送带，通过精确的温度控制保证坯料具有较好的流动性。

[0057] (5)自动取料、模压成型

[0058] 通过自动机械手夹取坯料至模腔中，通过新型长纤维增强复合材料液压机模压成型。

[0059] (6)后处理

[0060] 通过自动机械手夹取制品至产品输送带，进行相应的后处理。

[0061] 上面板后处理：主要对上面板板产品的飞边进行处理；

[0062] 下面板后处理：①对下面板产品的飞边进行处理；

[0063] ②对下面板的四个方形面(支座中间部分)使用冲床，将其去除；

[0064] 其中工艺中还可以包括最后将上面板板的支座与下面板板的支座进行间隙配合。

[0065] 性能测试实施例

[0066] 其中对所得到的复合材料的托盘进行性能测试：

[0067] 一.力学性能的测试

[0068] LFT-D托盘由于使用了复合材料，并经过玻璃纤维增强，其材料的弹性模量能够达到4500以上，较普通塑料要高一倍以上。

[0069] 二.变形量的测试

[0070] 以1200*1100mm平板托盘为例，按照设计承重为动载1吨，静载4吨标准设计，塑料托盘为13.6公斤，LFT-D托盘也设计为13.6公斤，在受力1吨，水平至于地面情况下对比两个产品的变形量：塑料托盘(模量2000)放在地面上，载荷1T(均载)。塑料托盘最大变形量为0.87mm；本发明LFT-D托盘(模量4500)放在地面上，载荷1T(均载)，LFT-D塑料托盘最大变形量为0.39mm。

[0071] 因此，在注塑和LFT-D两种工艺条件下，采用同等重量的设计方案，在受力一致的情况下，本发明LFT-D托盘变形量降低45％，承重量将会提高40％以上。

[0072] 三.轻量化测试

[0073] 以本发明1200*1100mm托盘为例，按照设计承重为动载1吨，静载4吨标准设计，在收1吨压力后，水平至于地面情况下，变形量都为0.87为标准，塑料托盘方案为13.6公斤，LFT-D托盘设计方案为11.68公斤，相比于普通托盘，质量上轻1.92公斤，同等称重要求情况下LFT-D托盘降重接近15％。

[0074] 四.热性能测试

[0075] 因为本发明托盘有玻璃纤维等增强材料，进而使LFT-D托盘受热变形小，相对普通塑料托盘耐热提高100度以上，特别适合既要求耐高温，又有耐腐蚀性的环境中；特别适合化纤、化工、助剂、印染、饮料等行业使用。一般塑料的使用温度为50～100℃，使用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上，一些特殊的LFT使用温度甚至可提高到200℃以上；线膨胀系数比未增强的塑料低25％-50％，导热系数为0.3-0.36W/(m·K)，与热固性复合材料十分相近。

[0076] 五.重载性能测试

[0077] 在流通高效、有重量要求的物流行业，该工艺生产的托盘在承重相当的情况下，可以降低托盘自身重量20％左右。以1100*1100*150mm承重动载1.5吨，静载6吨的托盘为例，降重可达3-5公斤，将有效地降低物流运输成本。

[0078] 六.制作时间测试

[0079] 以本发明1200*1100mm托盘为例，按照设计承重为动载1吨，静载4吨标准设计，塑料托盘生产节拍为10分钟，而LFT-D托盘生产节拍为1分钟，具备明显的规模化生产优势，能够做到客户需求的快速响应需要。特别适合需求量大、订单变化明显的企业。

[0080] 七.使用寿命预算

[0081] 常温工况下，普通的塑料托盘使用寿命在3～5个月，本发明复合材料物流用托盘的使用寿命3～5年。

[0082] 八.导电性能测试

[0083] 本发明良好的介电性能。LFT-D不反射无线电波，透过微波性能良好。在LFT-D中加入导电材料可改善其导电性能，防止产生静电。

[0084] 九.角跌落试验

[0085] 把本发明托盘沿对角线方向吊起，跌落高度为1000mm，然后跌落在冲击面上，同一角在同一高度跌落三次，实测倒角的变形量为1mm，标准值为≤59mm，测试合格。

[0086] 十.垫块冲击试验

[0087] 把本发明托盘和0.075R1(R1为额定载荷，R1＝1000kg)的载荷箱一起放在斜面冲击试验机上，把缓冲块和托盘垫块在高度上对准，将小车沿斜面向上拉到托盘离缓冲块距离为750mm处，然后释放，共进行三次冲击，其中实测托盘的长度和宽度的变形量均为0mm，其中长度变形标准值为≤6mm，宽度变形标准值≤4mm，测试合格。

[0088] 十一.顶铺板冲击边缘试验

[0089] 将0.075R1(R1为额定载荷，R1＝1000kg)的配重箱和本发明托盘一起放在斜面冲击试验机上，把缓冲块和托盘叉孔在高度上对准，将小车沿斜面向上拉到托盘离缓冲块距离为1000mm处，然后释放，共进行三次冲击，其中实测托盘的长度和宽度的变形量均为0mm，其中长度变形标准值为≤3mm，宽度变形标准值≤3mm，测试合格。

[0090] 十二.剪切试验

[0091] 把一个木制挡块固定在后挡板的正面，挡块断面为120mm*120mm，其长度至少等于本发明托盘的长边；再把托盘和0.075R1(R1为额定载荷，R1＝1000kg)的载荷箱一起放在斜面冲击试验机上，将小车沿斜面向上提升纸托盘距离木制挡块1000mm处，然后释放，共进行三次冲击。其中实测托盘的长度和宽度的变形量均为0mm，其中长度变形标准值为≤6mm，宽度变形标准值≤4mm，测试合格。

[0092] 结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。