托盘及其制造方法
【专利摘要】一种托盘(10)包括：顶铺板(12)，包括具有第一表面(22)和第二表面(24)的基板(18)，其中，基板(18)包括第一塑性材料；以及设置在基板(18)的第二表面(24)上的层(20)，其中，所述层(20)包括含有增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合粘合剂纤维的组合物，其中，聚合粘合剂纤维具有比聚酰亚胺纤维低的熔点；底铺板(14)；以及支撑柱(16)，设置在第二表面(24)和底铺板(14)之间。
【专利说明】托盘及其制造方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及托盘，尤其是托盘系统、其制造方法及其用途。
【背景技术】
[0002]存在许多类型的托盘，世界各地使用其以便于装运和运输货物。托盘的用途是为货物提供支撑，尤其是在装运和储存过程中。由于不同的标准和需求，对于这种托盘存在日益增长的需求以使其变得更加尖端。托盘可以由木料(例如，木材)形成，但是由于木材的固有特性，这些托盘具有一些缺点。例如，木质托盘天然重、体积大，并且由于用于它们的构造中的材料的性质，使得其可能昂贵。此外，由于恶劣的天气条件，木质托盘遭受劣化，并且可能遭受来自托盘使用的位置处可能存在的水的损害。
[0003]水的存在可以导致木材的分解以及托盘结构的最终的衰减。此外，木质托盘通常使用胶水、粘合剂、和/或金属钉或U形钉粘结在一起。这些固定方法也可以遭受由恶劣条件造成的影响，托盘可以遭受并且由粘合剂的劣化和/或钉子或U形钉的腐蚀证明。木质托盘还可能遭受虫害，其也可以导致托盘的劣化并且可以将不期望的虫害从一个位置传播到另一个位置。许多国家(例如，美国、澳大利亚、加拿大、新西兰、以及中国)要求木质托盘被证明是无害虫的，这意味着托盘必须进行例如热处理或烟熏过程以证明是无害虫的。
[0004]由于它们在通过不可用于木质托盘中的注射模制、结构发泡、以及挤出/热成型过程的设计中的防潮性、韧性、以及柔性，塑料托盘可以用作木质托盘的替代物。然而，存在对于塑料托盘的火性能的关注。由于设计在木质托盘周围的消防基础设施(例如，喷水系统)，产生挑战以确保塑料托盘令人满意地进行以满足大规模燃烧标准(large-scale burnstandards)，例如，UL 2335 (第二版，2010年7月28日)。在没有适当的托盘设计和构建材料的情况下，由于火灾、蔓延燃烧材料过程中的熔融塑性流动使得塑料托盘可能故障，并且可能产生超过它们的木质对应物的热量水平，导致可能压倒喷水系统控制火灾的能力条件。由于这些风险，不满足大规模燃烧标准的塑料托盘的使用和储存可能具有挑战性。托盘的期望特征是在使用或储存托盘过程中发生火灾的情况下，托盘不会将火焰从一个托盘蔓延到另一个托盘。使用混合在塑性树脂中的阻燃添加剂已经是延缓火焰蔓延和火势增长的主要解决方案，但缺点可能是相当多的，包括材料机械性能损失、韧性损失、以及对环境不友好的阻燃剂添加剂系统(例如，对符合有害物质(ROHS)标准卤素添加剂的非限制性)。因此，对于具有阻燃性和抵抗性的环境友好的托盘存在需要，并且还对于设计和使用塑料托盘的改进存在不断的需要。
【发明内容】
[0005]在各种实施方式中，公开了托盘部件、制造托盘部件的方法、以及托盘部件的用途。
[0006]在一个实施方式中，托盘包括:顶铺板，包括具有第一表面和第二表面的基板，其中，基板包括第一塑料材料；以及设置在基板的第二表面上的层，其中，该层包括含有增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合粘合剂纤维的组合物，其中，聚合粘合剂纤维具有比聚酰亚胺纤维低的熔点；底铺板；以及支撑柱，设置在第二表面和底铺板之间。
[0007]在另一个实施方式中，托盘包括:顶铺板，包括多壁片材，其中，多壁片材包括第一壁、第二壁、以及设置在第一壁和第二壁之间的肋部，其中，第一壁和肋部包括第一塑料材料，并且其中，第二壁包括含有双基质复合材料的基质层，该双基质复合材料包括第一基质、第二基质、以及纤维网络，其中，纤维网络包括聚酰亚胺纤维、聚合粘合剂纤维、以及增强纤维；其中，第一基质包括熔融并冷却的聚合粘合剂并且第二基质包括熔融并冷却的聚酰亚胺，其中，聚合粘合剂纤维具有比聚酰亚胺纤维低的熔融温度；底铺板；以及支撑柱，设置在第二壁和底铺板之间。
[0008]在另一个实施方式中，制造托盘的方法包括:形成包括多壁片材的顶铺板，其中，多壁片材包括第一壁、第二壁、以及设置在第一壁和第二壁之间的肋部，其中，第一壁和肋部包括第一塑料材料，并且其中，第二壁包括含有双基质复合材料的基质层，该双基质复合材料包括第一基质、第二基质、以及纤维网络，其中，纤维网络包括聚酰亚胺纤维、聚合粘合剂纤维、以及增强纤维；其中，第一基质包括熔融并冷却的聚合粘合剂并且第二基质包括熔融并冷却的聚酰亚胺，其中，聚合粘合剂纤维具有比聚酰亚胺纤维低的熔融温度；形成底铺板；形成第二壁和底铺板之间的支撑柱。
[0009]在又一个实施方式中，制造托盘的方法包括:形成包括含有多壁片材的顶铺板的托盘，其中，多壁片材包括第一壁、第二壁、以及设置在第一壁和第二壁之间的肋部，其中，第一壁和肋部包括第一塑料材料，并且其中，第二壁包括含有增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合粘合剂纤维的组合物的基质层，其中，聚合粘合剂纤维具有比聚酰亚胺纤维低的熔融温度；底铺板；以及设置在第二壁和底铺板之间的支撑柱；以及在顶铺板中嵌入射频识别标签。
[0010]在又一个实施方式中，托盘包括:顶铺板，包括具有第一表面和第二表面的基板，并且其中，顶铺板包括选自由金属、木材、塑料、以及包括上述中的至少一种的组合组成的组的铺板材料；底铺板；以及支撑柱，设置在第二表面和底铺板之间，其中，托盘通过UL2335(第二版，2010年7约28日)中列出的怠速试验(idle test)和商品检验。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]以下是附图的简要说明，其中，相同元件相同地编号，并且它们是为了阐明本文中所公开的示例性实施方式的目的而不是为了限制示例性实施方式的目的而给出。
[0012]图1是具有包括基板和层的顶铺板的托盘的透视图。
[0013]图2是图1的托盘的基板的透视图。
[0014]图3是具有包括多壁片材的顶铺板的托盘的透视图。
【具体实施方式】
[0015]在本文中的各种实施方式中，公开了在UL 2335(第二版，2010年7月28日)(第二版，2010年7月28日)列出的标准下，结合使得托盘能够通过大规模燃烧试验的阻燃(例如，耐火)和/或火势增长阻碍物的托盘。还包括的是在托盘的不同位置包含阻碍物以提供阻燃性并抑制火势增长的工业托盘。本文中公开的阻燃阻碍物可以设计成不同结构以帮助阻止火焰蔓延和火势增长。例如，阻碍物可以被配制成托盘的顶铺板和/或可以被配制成位于托盘的顶铺板和底铺板之间的阻碍物层(“罩”)。顶铺板或罩(即，层或第二壁)可以包括这样的材料，所述材料使得托盘能够满足ASTM E84-07b和/或如根据ASTM E1354在锥形量热法热释放性能(Cone Calorimetry Heat Release performance)下所见的延缓火势传播，并且还使得托盘能够通过如在UL 2335(第二版，2010年7月28日)中列出的怠速试验和商品检验。一些可能的材料包括金属(例如，招、钢等)、木材(例如，橡木、柄/木、杉木、水曲柳、松木、刨花板等)、塑料(例如，热塑性塑料、热固性塑料等)、以及包括上述材料中的至少一种的组合。可能的塑料材料的实例包括聚醚酰亚胺(例如，Ultem%可商购自SABICInnovative Plastics)、聚碳酸酉旨(例如，包含阻燃剂添加剂(“FR PC”，例如，Lexan*, nj商购自SABIC Innovative Plastics)的聚碳酸酯)、丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯(ABS)热塑性塑料(例如，Cycolac* 和 / 或 Cycoloy*,均可商购自 SABIC Innovative Plastics ；SABICInnovative Plastics)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)热塑性树脂(例如，Geloy%可商购自SABIC Innovative Plastics)、聚丙烯、聚亚苯醚(例如,聚亚苯醚-聚苯乙烯共混物，例如，Noryl*,可商购自SABIC Innovative Plastics)、聚氨酯、聚酯(例如,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及与它们的共混物如Valox*和Xeno/，均可商购自SABIC Innovative Plastics)、以及包含上述中的至少一种的组合。
[0016]罩的具体实例是双基质复合材料(“复合板”，如Ultenf复合航空板(CAB)片材，可商购自SABIC Innovative Plastics)。在顶铺板或罩设计中使用这些材料创建了提供将托盘的整体功能分成定义明确的阻燃罩或顶铺板的益处的改性托盘系统，并且托盘的剩余部分(顶铺板或底铺板，或仅仅是底铺板)可以执行耐久性、耐化学性、强度和刚度的功能。换句话说，托盘可以包括使得托盘能够满足ASTM E84-07b而托盘的剩余部分不具有不期望的阻燃剂添加剂的罩(如，位于邻近底铺板的顶铺板的一侧上)。例如，在仍满足ASTME84-07b时，整个托盘(包括罩)可以不含多溴化的二苯醚(例如，不含十溴二苯醚)，并且在一些实施方式中，托盘的剩余部分(例如，除了罩之外的托盘)可以不含阻燃剂添加剂。
[0017]托盘通常包括顶铺板、底铺板、以及设置在顶铺板和底铺板之间的支撑柱。顶铺板部分(例如，罩、层和/或多壁片材的壁)可以包括双基质复合材料或可以包括含有阻燃剂添加剂的塑料材料，两者均起到抑制火焰蔓延以及抑制托盘表面中的火势增长的作用。当提及罩(例如，层、壁等)时，应当理解，罩覆盖其所附着的表面的大部分。例如，罩可以分散穿过(例如，延伸穿过)大于或等于80%的其附着的表面(例如，第二表面)，具体地，大于或等于85 %，更具体地，大于或等于90 %，并且甚至更具体地，大于或等于95 %。
[0018]抑制火焰蔓延也将有效降低火势的增长率，使得喷水系统能够及时发挥作用并控制火势。由于它们不需要进行害虫处理，是耐气候性、耐久性的，可以以具有多重特征的复杂形状制造，并且对于空间使用是可堆叠的，可再循环和/或替换和/或相对易于修复，并且对于识别目的可以易于着色，使得相比于木质托盘，塑料托盘提供了若干优点。为了有效地起作用，托盘应该能够支撑放置在它们上面的负荷并且在负荷下抵抗变形。托盘还应该能够对于承载负荷的持续时间(例如，对于单向或多用托盘)起作用，并且应该能够对于承载负荷的多次往返(例如，对于多用托盘)的持续时间起作用而没有劣化期望的托盘性能。托盘还应该与承载的负荷的包装材料相容并且应该是阻燃性的。在一些实施方式中，如在本文中所描述的通过在托盘的不同位置使用例如复合板材料以抑制火势增长以及火焰蔓延(例如，当暴露于火焰时，沿着托盘的某些表面有很少或没有火焰蔓延)而没有不利的环境影响(例如，没有使用能够有害于环境的阻燃剂添加剂)，本文中公开的托盘可以提供这些性能的期望的平衡。
[0019]如在本文中所述的，通过引用结合于此的共同转让的共同未决的美国专利申请号13/232，577中所述的复合板材料，可以包括纤维增强、由聚合粘合剂纤维形成的第一基质、以及由聚酰亚胺纤维形成的第二基质。更具体地，复合板可以包括含有增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合物粘合剂纤维的双基质复合材料，其中，聚合物粘合剂纤维具有小于聚酰亚胺纤维的熔点。双基质复合材料可以包括第一基质、第二基质、以及纤维网络，其中，纤维网络包括增强纤维。第一基质可以包括熔融并冷却的聚合粘合剂，并且第二基质可以包括熔融并冷却的聚酰亚胺。聚合粘合剂具有低于聚酰亚胺纤维的熔融温度，以便在足以熔融聚合粘合剂纤维而不是聚酰亚胺纤维的温度下，通过加热增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合粘合剂纤维形成多孔垫和第一基质。在已经形成多孔垫和第一基质之后，在加压下通过加热至将熔融聚酰亚胺纤维的温度将多孔垫压实，从而形成双基质复合材料的第二基质。使用三个纤维组分的组合允许多孔垫中的组分的均匀混合和分布。反复加热至具有最小氧化的加工或成形温度之后，多孔垫中的组分也足够稳定存在。根据期望的需要，例如，通过改变增强纤维和聚合粘合剂的类型、尺寸、以及量，可以改变多孔垫的性能和组成。
[0020]通常，存在两种类型的托盘，块式托盘(block pallet)和纵梁托盘(梁式托盘，stringer pallet)。在具有4英寸的尺寸垂直于托盘的顶的水平模式下,纵梁托盘通常包括具有2英寸X4英寸X48英寸长的螺栓的木材。条板或纵梁(例如，支撑柱)通常夹在顶铺板和底铺板之间。纵梁可以是有缺口的以允许部分四向进叉托盘插孔(four way palletjack)进入(即，四向纵梁进叉托盘)。如果纵梁没有缺口，它被称为具有叉车或托盘插孔从任一端进入的双向进叉托盘。可以将底铺板去角以允许托盘插孔的轮进入。在一种可替换的实施方式中，纵梁托盘可以包括顶铺板和支撑柱，该纵梁托盘通常被称为垫块。
[0021]块式托盘通常包括顶铺板和底铺板之间的块(例如，支撑柱)。由于托盘插孔可以用于从任一侧将其移动，块式托盘通常被认为真正的四向进叉托盘。块式托盘通常使用4至12个木块来支撑顶铺板。可替换地，块式托盘可以包括顶铺板和支撑柱，而不存在底铺板。顶铺板和/或底铺板的表面可以是固体或可以包括位于其中的开口或孔。在其中存在顶铺板和底铺板的实施方式中，顶铺板和底铺板可以可选地包括铺板中的开口或孔。可以期望，顶铺板包括允许物质向下渗透到托盘的堆的开口(例如，来自喷水系统的水)。例如，顶铺板和/或底铺板可以包括通道(例如，沿着铺板的周边)，其中，通道可以关闭以捕获液体或可以通过顶铺板和/或底铺板延伸以使得存在于铺板上的不期望的物质(例如，来自雨、泄露容器等的液体，或任何其他溢出的物质)排去或从托盘排出。
[0022]托盘的顶铺板的最外表面(例如，第一表面)可以具有平滑表面(即，不粗糙)和/或可以具有不滑(例如，粗糙)的表面。例如，不滑的表面可以帮助防止负荷从托盘滑落。例如，一部分顶铺板可以具有光滑表面(例如，接近顶铺板边缘)，并且一部分顶铺板可以具有不滑表面(例如，接近顶铺板的中间)。根据将放置在托盘上的负荷，可以改变光滑和不滑表面的位置。不滑表面可以包括一部分顶铺板上的涂层(例如，防滑涂层，如橡胶涂层)和/或放置在遍及顶铺板表面的关键位置的插入物(例如，橡胶插入物)，和/或具有足以防止放置在托盘上的负荷滑动的平均表面粗糙度的纹理表面(例如，在加工过程中赋予顶铺板的表面的纹理或表面粗糙度)。
[0023]食品杂货制造协会(Grocery Manufacturing Association)是一个给出托盘规格的组织。例如，针对托盘的食品杂货制造协会规格是:它测量48英寸X40英寸(1，219毫米(mm) Xl，016mm);它调节托盘插孔；它具有平面，具有至少85%覆盖度的顶负荷承受表面；它具有底负荷表面并且具有用于来自四个边(即，四方向进入)托盘插孔轮的切口 ；它是来自48英寸和40英寸的尺寸的可架装的(支架式的，rackable)(例如，可堆叠的)；应该是可再循环的；它具有50磅下的期望重量；它具有至少2，800磅(1，270千克(kg))的负荷承受能力；并且它是耐气候性和防潮性的。存在针对托盘的许多可能的测量数据。其他可能的托盘测量数据列出在表1中，但应当理解，本文中公开的托盘不限于列出在表1中的
测量数据。
[0024]
【权利要求】
1.一种托盘，包括: 顶铺板，包括: 基板，具有第一表面和第二表面，其中所述基板包括第一塑料材料；以及 设置在所述基板的所述第二表面上的层，其中，所述层包括含有增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合粘合剂纤维的组合物，其中，所述聚合粘合剂纤维具有低于所述聚酰亚胺纤维的熔点； 底铺板；以及 支撑柱，设置在所述第二表面和所述底铺板之间。
2.一种托盘,包括: 顶铺板，包括多壁片材，其中，所述多壁片材包括第一壁、第二壁、以及设置在所述第一壁和所述第二壁之间的肋部，其中，所述第一壁和肋部包括第一塑料材料，并且其中，所述第二壁包括含有双基质复合材料的基质层，所述双基质复合材料包括第一基质、第二基质、以及纤维网络，其中，所述纤维网络包括聚酰亚胺纤维、聚合粘合剂纤维、以及增强纤维；其中，所述第一基质包括熔融并冷却的聚合粘合剂并且所述第二基质包括熔融并冷却的聚酰亚胺，其中，所述聚合粘合剂纤维具有比所述聚酰亚胺纤维低的熔融温度； 底铺板；以及 支撑柱，设置在所述第二壁和所述底铺板之间。
3.根据权利要求2所述的托盘，其中，所述第二壁进一步包括位于邻近所述肋部的所述第二壁的一侧上的塑料层。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的托盘，其中，所述增强纤维选自由以下各项所组成的组中:金属纤维、金属化的无机纤维、金属化的合成纤维、合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、具有比聚酰亚胺高至少150°C的熔融温度的聚合物纤维、以及包含上述中的至少一种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的托盘，其中，所述第一塑料材料选自由以下各项所组成的组中:聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈、聚苯醚、聚氨酯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、以及包含上述中的至少一种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的托盘，其中，所述底铺板包括第二塑料材料，并且其中，所述第一塑料材料和所述第二塑料材料基本上不含阻燃剂添加剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的托盘，其中，所述托盘不含多溴化的二苯醚。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的托盘，其中，所述托盘不含十溴二苯醚。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的托盘，其中，所述聚酰亚胺纤维包括聚醚酰亚胺纤维。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的托盘，其中，所述增强纤维包括玻璃纤维。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的托盘，其中，所述托盘通过UL2335(第二版，2010年7月28日)列出的怠速试验和商品检验。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的托盘，其中，所述顶铺板进一步包括射频识别标签。
13.根据权利要求12所述的托盘，其中，所述射频识别标签位于所述第一壁和所述第二壁之间。
14.一种制造托盘的方法，包括: 形成包括多壁片材的顶铺板，其中，所述多壁片材包括第一壁、第二壁、以及设置在所述第一壁和所述第二壁之间的肋部，其中，所述第一壁和肋部包括第一塑料材料，并且其中，所述第二壁包括含有双基质复合材料的基质层，所述双基质复合材料包括第一基质、第二基质、以及纤维网络，其中，所述纤维网络包括聚酰亚胺纤维、聚合粘合剂纤维、以及增强纤维；其中，所述第一基质包括熔融并冷却的聚合粘合剂并且所述第二基质包括熔融并冷却的聚酰亚胺，其中，所述聚合粘合剂纤维具有比所述聚酰亚胺纤维低的熔融温度； 形成底铺板； 形成所述第二壁和所述底铺板之间的支撑柱。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述增强纤维选自由以下各项所组成的组中:金属纤维、金属化的无机纤维、金属化的合成纤维、合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、具有比聚酰亚胺高至少150°C的熔融温度的聚合物纤维、以及包含上述中的至少一种的组合。
16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，其中，当将热施加至所述托盘时，所述第二壁膨胀。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，进一步包括将射频识别标签嵌入在所述第一壁和所述第二壁之间的所述顶铺板中。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中，所述托盘通过UL2335(第二版，2010年7月28日)列出的怠速试验和商品检验。
19.一种制造托盘的方法，包括: 形成托盘，所述托盘包括: 顶铺板，包括多壁片材，其中，所述多壁片材包括第一壁、第二壁、以及设置在所述第一壁和所述第二壁之间的肋部，其中，所述第一壁和肋部包括第一塑料材料，并且其中，所述第二壁包括基质层，所述基质层包括含有增强纤维、聚酰亚胺纤维、以及聚合粘合剂纤维的组合物，其中，所述聚合粘合剂纤维具有比所述聚酰亚胺纤维低的熔融温度； 底铺板；以及 支撑柱，设置在所述第二壁和所述底铺板之间；以及将射频识别标签嵌入在所述顶铺板中。
20.一种托盘,包括: 顶铺板，包括: 基板，具有第一表面和第二表面；并且 其中，所述顶铺板包括选自由以下各项所组成的组中的铺板材料:金属、木材、塑料、以及包含上述中的至少一种的组合； 底铺板；以及 支撑柱，设置在所述第二表面和所述底铺板之间； 其中，所述托盘通过UL 2335(第二版，2010年7月28日)列出的怠速试验和商品检验。
21.根据权利要求20所述的托盘，其中，所述基板包括塑料材料。
22.根据权利要求20-21中任一项所述的托盘，其中，所述基板包括所述铺板材料。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的托盘，其中，所述铺板材料是所述第二表面上的层的形式。
24.根据权利要求23所述的托盘，其中，所述层延伸跨越大于或等于80%的所述第二表面。
25.根据权利要求20-24中任一项所述的托盘，其中，所述铺板材料选自由以下各项所组成的组中:聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈、聚苯醚、聚氨酯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、以及包含上述中的至少一种的组合。
26.根据权利要求20-25中任一项所述的托盘，其中，所述基板、和/或所述底铺板、和/或所述支撑柱基本上不含阻燃剂添加剂。
27.根据权利要求20-26中任一项所述的托盘，其中，所述铺板材料进一步包括增强纤维。
28.根据权利要 求20-27中任一项所述的托盘，其中，所述底铺板包括第二塑料材料。
【文档编号】B65D19/32GK103974880SQ201280060760
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月7日
【发明者】艾伦·罗伯特·费德尔, 拉尔夫·罗伯特·博尼孔蒂 申请人:沙特基础创新塑料Ip私人有限责任公司