专利名称：一种高强度超轻型托盘及其制备方法
技术领域：
本发明涉及塑料托盘，尤其是涉及一种高强度超轻型托盘及其制备方法。
背景技术：
托盘主要用于物流周转，生产运输、物料存储等领域，在现代工业和仓储物流行业具有十分重要的作用。传统的托盘为木质托盘，部分领域用到金属制托盘，但木托盘外观整洁度有待提高，边角易出现毛刺；对于我们这个人口森林占有率如此低的国家来说，木托盘也不利于长期发展。随着石油工业的发展，各种塑料注塑托盘、塑料吸塑托盘、塑料吹塑托盘、芯层发泡复合托盘、木塑复合托盘等新型托盘也得到了越来也多的应用。中国专利CN101678919A公开了 一种吹塑成型的中控双壁结构的托盘；中国专利CN1608822A公开了一种模压复合材料托盘的制造方法，将塑料、木屑、玻璃纤维、高分子添加剂挤出共混、再经计量、模具铺层，经过压机热压成型制得成品；普通的塑料托盘虽然具有质量轻、防水、防虫、防蛀等优点，但是一般成本较高、自身重量较重、成型时间较长、生产效率较低、承载的重量和力学强度方面还需要进一步提高。中国专利CN101765546A公开了一种托盘，该托盘包括板面、位于板面下方而隔开的相框和在板面与相框之间延伸的相互连接的块状体，利用纤维对制备托盘的热塑性材料进行增强，采用为整体成型且通过在单一步骤中的注射成型而制成。但此托盘结构较为复杂，由于四周上下面全部平面连接，托盘内部筋位之间间距较小，造成注胶周期较长，生产效率较低，而且由于此产品受结构影响，产品重量较重，相对产品价格较昂贵，不利于空运，目前市场使用较少。中国专利CN1931564A公开了一种超强型玻璃纤维塑料托盘的生产工艺，超强型GFR-PP托盘所采用的材料为超强型GFR-PP的棒材和超强型GFR-PP板材，其制作包括超强型GFR-PP板材熔接成型工艺；成型的过程中采用制板材时连续一次成型或局部加热后采用模具成型或采用一般机械方式成型。熔接方法采用超声波，或采用普通的加热使其熔化后施压融合。由于加工工艺比较繁琐，前期投资成本比较高，此托盘在市场上很少出现，国内90%的厂家也不具备加工此托盘的条件，前期模具投资费用也比较昂贵，大多数厂家不愿意冒此风险开发此类托盘。市场使用率又不高，此产品基本上被淘汰。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高强度超轻型托盘及其制备方法。相比现有技术本制备方法加工工艺较为简单，注塑成型周期时间短，生产效率高，生产成本低；制得的产品重量轻，承载大，使用寿命相对较长，在航空行业，此托盘体现优势较为明显，它不仅可以减少物流成本，而且还可以大大减少整个空运货物的重量，而且在物流周转，生产运输、物料存储也较为便捷。由于此产品采用栅格结构，重量相对普通塑料托盘的1/3，由于重量较轻，在成型方面缩短了成型时间，可做到0.3S以内可成型一个产品。每天在可生产多达3000多个，可实现了大批量生产，满足市场需要。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
高强度超轻型托盘，由热塑性复合材料注塑成型，其中上表面为平的，成方格形状，方格之间的距离为40-60mm，方格之间为镂空，栅格筋高度根据成本要求可控制在20-40mm，整个托盘筋位宽度可控制在2_3mm之间，托盘的四个侧面留有叉车位置，方便工人任意方向使用。此托盘较轻，单个托盘堆放移动也比较方便，此托盘中间加强筋之间筋与筋成十字形状，并通过栅格筋位延伸到侧面，静载最大可承载2T，托盘上表面与侧面连接成90度直角，交界处圆角过度。侧面与侧面连接成90度直角，交界处圆角过度。侧面与底面连接成90度直角，交界处圆角过度。底面由九个脚组成，其中托盘正中心有一个脚，其余八个脚均匀分布在托盘的底面的四周，对称排列，除正中心的脚外，周边八个脚分别由连接筋连接。其中所述高强度超轻型托盘由聚烯烃增强材料注塑成型，优选玻璃纤维增强聚丙烯材料或玻璃纤维增强聚乙烯材料，也可采用其他热塑性复合材料。所述高强度超轻型托盘上表面为平的，成方格形状，也可设计成菱形。所述栅格筋的厚度为2-3.5mm。所述中间筋的厚度为1.5-2.5mm。所述高强度超轻型托盘采用聚烯烃增强材料制备，优选PP+20%玻纤。制作高强度超轻型托盘的方法，包括以下步骤:(I)制备聚烯烃增强材料:a、按照以下组分及重量份含量备料:聚烯烃65 95，填料0.01 10，玻璃纤维0.01 20，接枝物0.01 1.5，抗氧剂0.01 0.4，润滑剂0.01 0.4，偶联剂0.01 0.4，b、将除玻璃纤维原料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，玻璃纤维单独从挤出机中部喂料孔加入，控制双螺杆挤出机温度为190-240 V，经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥得到聚烯烃增强材料；(2)制作托盘:将步骤(I)中制备聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。所述的聚烯烃选自聚丙烯或聚乙烯中的一种或两种。所述的填料选自碳酸钙、滑石粉、云母或硅灰石中的一种或几种。所述的玻璃纤维为无碱玻纤、中碱玻璃纤维、短切纤维或连续纤维。所述的接枝物为马来酸酐接枝的聚丙烯、马来酸酐接枝的聚乙烯或双马来酰亚胺。所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或硫代二丙酸双十八醇酯中的一种或几种。所述的润滑剂选自硬脂酸钙或N.N'-乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种。所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硼酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物。所述的硅烷偶联剂选自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-缩水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷；所述的钛酸酯偶联剂为四异丙氧基钛；所述的铝酸酯偶联剂为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯；所述的硼酸酯偶联剂为二硬脂酰氧丙氧基硼酸酯。与现有技术相比，本发明具有以下优点:(I)本发明采用聚烯烃增强材料作为主要原料，提高了托盘的力学强度、承重能力，在保证托盘使用所需的力学强度的前提下，采用镂空设计，大幅度降低了托盘的重量和生产成本；(2)由于此托盘较轻，单个托盘堆放移动也比较方便，此托盘中间加强筋之间筋与筋成十字形状，并通过栅格筋位延伸到侧面，并与侧面成90度直角，整个托盘靠九脚支撑，由于此特殊设计，静载最大可承载2T，动载最大可承载IT ；(3)本托盘堆放时间长，抗蠕变能力强，较为稳定，不易变形，可以长期承载较重的静态压力而不发生形变，便于货物的长期储存；(4)本托盘结构采用了逆向逻辑设计方案，外形美观大方，抗冲击较较好，承重大；(5)本托盘耐高低温性能，耐摩擦性能也比较好,具有质轻、平稳、美观、整体性好、无钉无刺、无味无毒、耐酸、耐碱、耐腐蚀、易冲洗消毒、不腐烂、不助燃、无静电火花、可回收等优点。
图1为托盘的结构示意图；图2为托盘的结构示意图；图3为托盘的俯视结构示意图；图4为托盘的仰视结构示意图；图5为托盘的侧视结构示意图。图中，I为上表面，2为侧面、21为开孔、3为底面、4为栅格筋、5为连接筋、6为底脚。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1(I)称取聚丙烯94.6份、滑石粉5份、马来酸酐接枝的聚丙烯0.2份，抗氧剂1010
0.2份、润滑剂EBS 0.1份和硅烷偶联剂KH-550 ( Y -氨丙基三乙氧基硅烷)0.1份；(2)将上述原料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中；(3)无碱玻璃纤维10份单独从挤出机中部喂料孔加入，经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装，得到聚烯烃增强材料；双螺杆挤出机温度为190-240°C ;该材料性能参数见表I所示；(4)将步骤制得的聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。实施例2(I)称取聚丙烯89.2份、滑石粉10份、马来酸酐接枝的聚乙烯0.2份、抗氧剂1010 0.2份、润滑剂EBS 0.2份和硅烷偶联剂KH-570 (y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)0.4份；(2)将上述混合物由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中；(3)中碱玻璃纤维5份单独从挤出机中部喂料孔加入，经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装，得到聚烯烃增强材料；双螺杆挤出机温度为190-240°C ;该材料性能参数见表I所示；(4)将步骤制得的聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。实施例3(I)称取聚乙烯85.8份、滑石粉3份、抗氧剂1010 0.2份、马来酸酐接枝聚丙烯I份、润滑剂N.N'-乙撑双硬脂酰胺0.01份、偶联剂Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
0.01份和无碱短切玻璃纤维10份；(2)将上述混合物由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，同时玻璃纤维由玻纤加入口加入；(3)经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装，得到聚烯烃增强材料；双螺杆挤出机温度为190-240°C ;该材料性能参数见表I所示；(4)将步骤制得的聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。实施例4(I)称取聚乙烯78.7份、碳酸钙5份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、马
来酸酐接枝PP I份、润滑剂N.N'-乙撑双硬脂酰胺0.4份、偶联剂Y-缩水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷0.4份和无碱连续玻璃纤维20份；各组分配比如下:(2)将上述混合物由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，同时玻璃纤维由玻纤加入口加入；(3)经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装，得到聚烯烃增强材料；双螺杆挤出机温度为190-240°C ;该材料性能参数见表I所示；(4)将步骤制得的聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。实施例5(I)称取聚丙烯68.3份、碳酸钙10份、抗氧剂1010 0.2份、双马来酰亚胺1.5份、润滑剂硬脂酸钙0.2份、偶联剂四异丙氧基钛0.2份和连续玻璃纤维20份；(2)将上述混合物由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，同时玻璃纤维由玻纤加入口加入；(3)经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装，得到聚烯烃增强材料；双螺杆挤出机温度为190-240°C ;该材料性能参数见表I所示；(4)将步骤制得的聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。实施例1-5中所述高强度超轻型托盘的结构如图1-5所示，上表面I为平的，成方格形状，方格之间的距离为50mm，方格之间为镂空，镂空结构的内部设置呈十字形状的栅格筋4，栅格筋4高度为40_，侧面2留有方便叉车使用的开孔21，方面工人任意方向使用。由于此托盘较轻，单个托盘堆放移动也比较方便，此托盘由于结构优势，静载最大可承载2T，上表面I与侧面2连接成90度直角，交界处圆角过度。侧面与侧面连接成90度直角，交界处圆角过度。侧面与底面连接成90度直角，交界处圆角过度。底面3由9个底脚6组成，其中一个底脚6设在中见位置，其余的8个底脚6均匀设置在周边并且经由连接筋5相连。栅格筋4厚度为2.5mm，连接筋5的厚度为2_。本发明已经通过参考优先的实拖类进行了图示和描述，但是本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可做形式和细节的各种各样的变化。表I
权利要求
1.一种高强度超轻型托盘，其特征在于，该托盘由热塑性复合材料注塑成型，由上表面、侧面及底面构成， 上表面:呈镂空结构的平面，镂空结构之间及上表面的外沿设置由中间筋构成的镂空条，镂空结构的内部设置呈十字形状的栅格筋； 侧面:与上表面呈90°连接，连接处采用圆角过渡，侧面上设有叉车用开孔，侧面之间呈90°连接，连接处采用圆角过渡； 底面:设置有9个底脚，一个底脚设置在中心位置，另外8个底脚均匀分布在底面的四周并经连接筋连接。
2.根据权利要求1所述的一种高强度超轻型托盘，其特征在于，所述的镂空结构为方格形状或菱形形状，镂空结构之间的距离为40-60mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强度超轻型托盘，其特征在于，所述的栅格筋的高度为 20-40mm,厚度为 2-3.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种高强度超轻型托盘，其特征在于，所述的中间筋的厚度为 1.5-2.Smnin
5.根据权利要求1所述的一种高强度超轻型托盘，其特征在于，所述的热塑性复合材料为聚烯烃增强材料，优选玻璃纤维增强聚丙烯材料或玻璃纤维增强聚乙烯材料。
6.一种制作权利要求1所述的高强度超轻型托盘的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)制备聚烯烃增强材料: a、按照以下组分及重量份含量备料: 聚烯烃65 95，填料0.01 10，玻璃纤维0.01 20，接枝物0.01 1.5，抗氧剂0.01 0.4，润滑剂0.01 0.4，偶联剂0.01 0.4， b、将除玻璃纤维原料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，玻璃纤维单独从挤出机中部喂料孔加入，控制双螺杆挤出机温度为190-240°C，经双螺杆挤出机高速剪切、混炼，由机头挤出、拉条、风冷、切粒、干燥得到聚烯烃增强材料； (2)制作托盘: 将步骤(I)中制备聚烯烃增强材料加入注塑机，注塑成型，得到高强度超轻型托盘。
7.根据权利要求6所述的一种制作高强度超轻型托盘的方法，其特征在于，所述的聚烯烃选自聚丙烯或聚乙烯中的一种或两种。
8.根据权利要求6所述的一种制作高强度超轻型托盘的方法，其特征在于，所述的填料选自碳酸钙、滑石粉、云母或硅灰石中的一种或几种；所述的玻璃纤维为无碱玻纤、中碱玻璃纤维、短切纤维或连续纤维。
9.根据权利要求6所述的一种制作高强度超轻型托盘的方法，其特征在于，所述的接枝物为马来酸酐接枝的聚丙烯、马来酸酐接枝的聚乙烯或双马来酰亚胺；所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或硫代二丙酸双十八醇酯中的一种或几种；所述的润滑剂选自硬脂酸钙或N.N'-乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种。
10.根据权利要求6所述的一种制作高强度超轻型托盘的方法，其特征在于，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硼酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物；所述的硅烷偶联剂选自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-缩水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷；所述的钛酸酯偶联剂为四异丙氧基钛；所述的铝酸酯偶联剂为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯； 所述的硼酸酯偶联剂为二硬脂酰氧丙氧基硼酸酯。
全文摘要
本发明涉及一种高强度超轻型托盘及其制备方法，由热塑性复合材料注塑成型，上表面呈镂空结构的平面，镂空结构的内部设置呈十字形状的栅格筋；侧面与上表面呈90°连接，连接处采用圆角过渡，侧面上设有叉车用开孔，侧面之间呈90°连接，连接处采用圆角过渡；底面设置有9个底脚，一个底脚设置在中心位置，另外8个底脚均匀分布在底面的四周并经连接筋连接，首先制备聚烯烃增强材料，然后经注塑成型，得到高强度超轻型托盘。与现有技术相比，本发明注塑成型周期时间短，生产效率高，生产成本低；制得的产品重量轻，承载大，使用寿命相对较长。
文档编号C08L23/06GK103183168SQ20111044514
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者王辉, 石允慧, 孙利明 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司