專利名稱：一種高強度超輕型托盤及其制備方法
技術領域：
本發明涉及塑料托盤，尤其是涉及一種高強度超輕型托盤及其制備方法。
背景技術：
托盤主要用于物流周轉，生產運輸、物料存儲等領域，在現代工業和倉儲物流行業具有十分重要的作用。傳統的托盤為木質托盤，部分領域用到金屬制托盤，但木托盤外觀整潔度有待提高，邊角易出現毛刺；對于我們這個人口森林占有率如此低的國家來說，木托盤也不利于長期發展。隨著石油工業的發展，各種塑料注塑托盤、塑料吸塑托盤、塑料吹塑托盤、芯層發泡復合托盤、木塑復合托盤等新型托盤也得到了越來也多的應用。中國專利CN101678919A公開了 一種吹塑成型的中控雙壁結構的托盤；中國專利CN1608822A公開了一種模壓復合材料托盤的制造方法，將塑料、木屑、玻璃纖維、高分子添加劑擠出共混、再經計量、模具鋪層，經過壓機熱壓成型制得成品；普通的塑料托盤雖然具有質量輕、防水、防蟲、防蛀等優點，但是一般成本較高、自身重量較重、成型時間較長、生產效率較低、承載的重量和力學強度方面還需要進一步提高。中國專利CN101765546A公開了一種托盤，該托盤包括板面、位于板面下方而隔開的相框和在板面與相框之間延伸的相互連接的塊狀體，利用纖維對制備托盤的熱塑性材料進行增強，采用為整體成型且通過在單一步驟中的注射成型而制成。但此托盤結構較為復雜，由于四周上下面全部平面連接，托盤內部筋位之間間距較小，造成注膠周期較長，生產效率較低，而且由于此產品受結構影響，產品重量較重，相對產品價格較昂貴，不利于空運，目前市場使用較少。中國專利CN1931564A公開了一種超強型玻璃纖維塑料托盤的生產工藝，超強型GFR-PP托盤所采用的材料為超強型GFR-PP的棒材和超強型GFR-PP板材，其制作包括超強型GFR-PP板材熔接成型工藝；成型的過程中采用制板材時連續一次成型或局部加熱后采用模具成型或采用一般機械方式成型。熔接方法采用超聲波，或采用普通的加熱使其熔化后施壓融合。由于加工工藝比較繁瑣，前期投資成本比較高，此托盤在市場上很少出現，國內90%的廠家也不具備加工此托盤的條件，前期模具投資費用也比較昂貴，大多數廠家不愿意冒此風險開發此類托盤。市場使用率又不高，此產品基本上被淘汰。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高強度超輕型托盤及其制備方法。相比現有技術本制備方法加工工藝較為簡單，注塑成型周期時間短，生產效率高，生產成本低；制得的產品重量輕，承載大，使用壽命相對較長，在航空行業，此托盤體現優勢較為明顯，它不僅可以減少物流成本，而且還可以大大減少整個空運貨物的重量，而且在物流周轉，生產運輸、物料存儲也較為便捷。由于此產品采用柵格結構，重量相對普通塑料托盤的1/3，由于重量較輕，在成型方面縮短了成型時間，可做到0.3S以內可成型一個產品。每天在可生產多達3000多個，可實現了大批量生產，滿足市場需要。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
高強度超輕型托盤，由熱塑性復合材料注塑成型，其中上表面為平的，成方格形狀，方格之間的距離為40-60mm，方格之間為鏤空，柵格筋高度根據成本要求可控制在20-40mm，整個托盤筋位寬度可控制在2_3mm之間，托盤的四個側面留有叉車位置，方便工人任意方向使用。此托盤較輕，單個托盤堆放移動也比較方便，此托盤中間加強筋之間筋與筋成十字形狀，并通過柵格筋位延伸到側面，靜載最大可承載2T，托盤上表面與側面連接成90度直角，交界處圓角過度。側面與側面連接成90度直角，交界處圓角過度。側面與底面連接成90度直角，交界處圓角過度。底面由九個腳組成，其中托盤正中心有一個腳，其余八個腳均勻分布在托盤的底面的四周，對稱排列，除正中心的腳外，周邊八個腳分別由連接筋連接。其中所述高強度超輕型托盤由聚烯烴增強材料注塑成型，優選玻璃纖維增強聚丙烯材料或玻璃纖維增強聚乙烯材料，也可采用其他熱塑性復合材料。所述高強度超輕型托盤上表面為平的，成方格形狀，也可設計成菱形。所述柵格筋的厚度為2-3.5mm。所述中間筋的厚度為1.5-2.5mm。所述高強度超輕型托盤采用聚烯烴增強材料制備，優選PP+20%玻纖。制作高強度超輕型托盤的方法，包括以下步驟:(I)制備聚烯烴增強材料:a、按照以下組分及重量份含量備料:聚烯烴65 95，填料0.01 10，玻璃纖維0.01 20，接枝物0.01 1.5，抗氧劑0.01 0.4，潤滑劑0.01 0.4，偶聯劑0.01 0.4，b、將除玻璃纖維原料由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中，玻璃纖維單獨從擠出機中部喂料孔加入，控制雙螺桿擠出機溫度為190-240 V，經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥得到聚烯烴增強材料；(2)制作托盤:將步驟(I)中制備聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。所述的聚烯烴選自聚丙烯或聚乙烯中的一種或兩種。所述的填料選自碳酸鈣、滑石粉、云母或硅灰石中的一種或幾種。所述的玻璃纖維為無堿玻纖、中堿玻璃纖維、短切纖維或連續纖維。所述的接枝物為馬來酸酐接枝的聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯或雙馬來酰亞胺。所述的抗氧劑選自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或硫代二丙酸雙十八醇酯中的一種或幾種。所述的潤滑劑選自硬脂酸鈣或N.N'-乙撐雙硬脂酰胺中的一種或兩種。所述的偶聯劑選自硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種的混合物。所述的硅烷偶聯劑選自Υ_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或Y-縮水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷；所述的鈦酸酯偶聯劑為四異丙氧基鈦；所述的鋁酸酯偶聯劑為二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯；所述的硼酸酯偶聯劑為二硬脂酰氧丙氧基硼酸酯。與現有技術相比，本發明具有以下優點:(I)本發明采用聚烯烴增強材料作為主要原料，提高了托盤的力學強度、承重能力，在保證托盤使用所需的力學強度的前提下，采用鏤空設計，大幅度降低了托盤的重量和生產成本；(2)由于此托盤較輕，單個托盤堆放移動也比較方便，此托盤中間加強筋之間筋與筋成十字形狀，并通過柵格筋位延伸到側面，并與側面成90度直角，整個托盤靠九腳支撐，由于此特殊設計，靜載最大可承載2T，動載最大可承載IT ；(3)本托盤堆放時間長，抗蠕變能力強，較為穩定，不易變形，可以長期承載較重的靜態壓力而不發生形變，便于貨物的長期儲存；(4)本托盤結構采用了逆向邏輯設計方案，外形美觀大方，抗沖擊較較好，承重大；(5)本托盤耐高低溫性能，耐摩擦性能也比較好,具有質輕、平穩、美觀、整體性好、無釘無刺、無味無毒、耐酸、耐堿、耐腐蝕、易沖洗消毒、不腐爛、不助燃、無靜電火花、可回收等優點。


圖1為托盤的結構示意圖；圖2為托盤的結構示意圖；圖3為托盤的俯視結構示意圖；圖4為托盤的仰視結構示意圖；圖5為托盤的側視結構示意圖。圖中，I為上表面，2為側面、21為開孔、3為底面、4為柵格筋、5為連接筋、6為底腳。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例1(I)稱取聚丙烯94.6份、滑石粉5份、馬來酸酐接枝的聚丙烯0.2份，抗氧劑1010
0.2份、潤滑劑EBS 0.1份和硅烷偶聯劑KH-550 ( Y -氨丙基三乙氧基硅烷)0.1份；(2)將上述原料由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中；(3)無堿玻璃纖維10份單獨從擠出機中部喂料孔加入，經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥和包裝，得到聚烯烴增強材料；雙螺桿擠出機溫度為190-240°C ;該材料性能參數見表I所示；(4)將步驟制得的聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。實施例2(I)稱取聚丙烯89.2份、滑石粉10份、馬來酸酐接枝的聚乙烯0.2份、抗氧劑1010 0.2份、潤滑劑EBS 0.2份和硅烷偶聯劑KH-570 (y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)0.4份；(2)將上述混合物由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中；(3)中堿玻璃纖維5份單獨從擠出機中部喂料孔加入，經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥和包裝，得到聚烯烴增強材料；雙螺桿擠出機溫度為190-240°C ;該材料性能參數見表I所示；(4)將步驟制得的聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。實施例3(I)稱取聚乙烯85.8份、滑石粉3份、抗氧劑1010 0.2份、馬來酸酐接枝聚丙烯I份、潤滑劑N.N'-乙撐雙硬脂酰胺0.01份、偶聯劑Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
0.01份和無堿短切玻璃纖維10份；(2)將上述混合物由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中，同時玻璃纖維由玻纖加入口加入；(3)經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥和包裝，得到聚烯烴增強材料；雙螺桿擠出機溫度為190-240°C ;該材料性能參數見表I所示；(4)將步驟制得的聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。實施例4(I)稱取聚乙烯78.7份、碳酸鈣5份、抗氧劑1010 0.1份、抗氧劑168 0.2份、馬
來酸酐接枝PP I份、潤滑劑N.N'-乙撐雙硬脂酰胺0.4份、偶聯劑Y-縮水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷0.4份和無堿連續玻璃纖維20份；各組分配比如下:(2)將上述混合物由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中，同時玻璃纖維由玻纖加入口加入；(3)經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥和包裝，得到聚烯烴增強材料；雙螺桿擠出機溫度為190-240°C ;該材料性能參數見表I所示；(4)將步驟制得的聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。實施例5(I)稱取聚丙烯68.3份、碳酸鈣10份、抗氧劑1010 0.2份、雙馬來酰亞胺1.5份、潤滑劑硬脂酸鈣0.2份、偶聯劑四異丙氧基鈦0.2份和連續玻璃纖維20份；(2)將上述混合物由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中，同時玻璃纖維由玻纖加入口加入；(3)經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥和包裝，得到聚烯烴增強材料；雙螺桿擠出機溫度為190-240°C ;該材料性能參數見表I所示；(4)將步驟制得的聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。實施例1-5中所述高強度超輕型托盤的結構如圖1-5所示，上表面I為平的，成方格形狀，方格之間的距離為50mm，方格之間為鏤空，鏤空結構的內部設置呈十字形狀的柵格筋4，柵格筋4高度為40_，側面2留有方便叉車使用的開孔21，方面工人任意方向使用。由于此托盤較輕，單個托盤堆放移動也比較方便，此托盤由于結構優勢，靜載最大可承載2T，上表面I與側面2連接成90度直角，交界處圓角過度。側面與側面連接成90度直角，交界處圓角過度。側面與底面連接成90度直角，交界處圓角過度。底面3由9個底腳6組成，其中一個底腳6設在中見位置，其余的8個底腳6均勻設置在周邊并且經由連接筋5相連。柵格筋4厚度為2.5mm，連接筋5的厚度為2_。本發明已經通過參考優先的實拖類進行了圖示和描述，但是本專業普通技術人員應當了解，在權利要求書的范圍內，可做形式和細節的各種各樣的變化。表I
權利要求
1.一種高強度超輕型托盤，其特征在于，該托盤由熱塑性復合材料注塑成型，由上表面、側面及底面構成， 上表面:呈鏤空結構的平面，鏤空結構之間及上表面的外沿設置由中間筋構成的鏤空條，鏤空結構的內部設置呈十字形狀的柵格筋； 側面:與上表面呈90°連接，連接處采用圓角過渡，側面上設有叉車用開孔，側面之間呈90°連接，連接處采用圓角過渡； 底面:設置有9個底腳，一個底腳設置在中心位置，另外8個底腳均勻分布在底面的四周并經連接筋連接。
2.根據權利要求1所述的一種高強度超輕型托盤，其特征在于，所述的鏤空結構為方格形狀或菱形形狀，鏤空結構之間的距離為40-60mm。
3.根據權利要求1所述的一種高強度超輕型托盤，其特征在于，所述的柵格筋的高度為 20-40mm,厚度為 2-3.5mm。
4.根據權利要求1所述的一種高強度超輕型托盤，其特征在于，所述的中間筋的厚度為 1.5-2.Smnin
5.根據權利要求1所述的一種高強度超輕型托盤，其特征在于，所述的熱塑性復合材料為聚烯烴增強材料，優選玻璃纖維增強聚丙烯材料或玻璃纖維增強聚乙烯材料。
6.一種制作權利要求1所述的高強度超輕型托盤的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)制備聚烯烴增強材料: a、按照以下組分及重量份含量備料: 聚烯烴65 95，填料0.01 10，玻璃纖維0.01 20，接枝物0.01 1.5，抗氧劑0.01 0.4，潤滑劑0.01 0.4，偶聯劑0.01 0.4， b、將除玻璃纖維原料由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機中，玻璃纖維單獨從擠出機中部喂料孔加入，控制雙螺桿擠出機溫度為190-240°C，經雙螺桿擠出機高速剪切、混煉，由機頭擠出、拉條、風冷、切粒、干燥得到聚烯烴增強材料； (2)制作托盤: 將步驟(I)中制備聚烯烴增強材料加入注塑機，注塑成型，得到高強度超輕型托盤。
7.根據權利要求6所述的一種制作高強度超輕型托盤的方法，其特征在于，所述的聚烯烴選自聚丙烯或聚乙烯中的一種或兩種。
8.根據權利要求6所述的一種制作高強度超輕型托盤的方法，其特征在于，所述的填料選自碳酸鈣、滑石粉、云母或硅灰石中的一種或幾種；所述的玻璃纖維為無堿玻纖、中堿玻璃纖維、短切纖維或連續纖維。
9.根據權利要求6所述的一種制作高強度超輕型托盤的方法，其特征在于，所述的接枝物為馬來酸酐接枝的聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯或雙馬來酰亞胺；所述的抗氧劑選自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或硫代二丙酸雙十八醇酯中的一種或幾種；所述的潤滑劑選自硬脂酸鈣或N.N'-乙撐雙硬脂酰胺中的一種或兩種。
10.根據權利要求6所述的一種制作高強度超輕型托盤的方法，其特征在于，所述的偶聯劑選自硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種的混合物；所述的硅烷偶聯劑選自Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或Y-縮水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷；所述的鈦酸酯偶聯劑為四異丙氧基鈦；所述的鋁酸酯偶聯劑為二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯； 所述的硼酸酯偶聯劑為二硬脂酰氧丙氧基硼酸酯。
全文摘要
本發明涉及一種高強度超輕型托盤及其制備方法，由熱塑性復合材料注塑成型，上表面呈鏤空結構的平面，鏤空結構的內部設置呈十字形狀的柵格筋；側面與上表面呈90°連接，連接處采用圓角過渡，側面上設有叉車用開孔，側面之間呈90°連接，連接處采用圓角過渡；底面設置有9個底腳，一個底腳設置在中心位置，另外8個底腳均勻分布在底面的四周并經連接筋連接，首先制備聚烯烴增強材料，然后經注塑成型，得到高強度超輕型托盤。與現有技術相比，本發明注塑成型周期時間短，生產效率高，生產成本低；制得的產品重量輕，承載大，使用壽命相對較長。
文檔編號C08L23/06GK103183168SQ20111044514
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者王輝, 石允慧, 孫利明 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司