阅读说明：本技术 一种高性能纤维增强组合式塑料托盘及其制备方法 (High-performance fiber-reinforced combined plastic tray and preparation method thereof ) 是由 罗作喜 于 2020-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及塑料托盘技术领域,尤其是涉及一种可全部回收利用,且具有高强度、高刚度、高抗冲击性能和长寿命的高性能纤维增强塑料托盘及其制备方法,为了提升普通塑料托盘的强度、刚度和抗冲击性,本发明提出采用高性能纤维增强塑料托盘,可实现强度提升30％以上,刚度提升30％以上,抗冲击性能提升30％以上,托盘载物能力提升35％以上；经历极限荷载后,变形自恢复速度快,且塑性变形量小,仅为普通托盘的1/3。同时废弃的纤维增强塑料托盘可完全回收再生为颗粒料,颗粒中的连续纤维继续发挥桥连作用,保证颗粒料性能不降低；加工成托盘,可实现完全循环利用,最大限度减少浪费,绿色环保,具有良好的经济效益和社会效益。(The invention relates to the technical field of plastic trays, in particular to a high-performance fiber reinforced plastic tray which can be completely recycled and has high strength, high rigidity, high impact resistance and long service life and a preparation method thereof, and in order to improve the strength, the rigidity and the impact resistance of a common plastic tray, the invention provides that the high-performance fiber reinforced plastic tray is adopted, the strength can be improved by more than 30 percent, the rigidity can be improved by more than 30 percent, the impact resistance can be improved by more than 30 percent, and the carrying capacity of the tray can be improved by more than 35 percent; after the tray is subjected to the ultimate load, the deformation self-recovery speed is high, and the plastic deformation amount is small, and is only 1/3 of the common tray. Meanwhile, the waste fiber reinforced plastic tray can be completely recycled and regenerated into granules, and continuous fibers in the granules continue to play a bridging role, so that the performance of the granules is not reduced; the tray is processed, so that complete recycling can be realized, waste is reduced to the maximum extent, and the tray is green and environment-friendly and has good economic and social benefits.)

一种高性能纤维增强组合式塑料托盘及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料托盘技术领域，尤其是涉及一种可全部回收利用，且具有高强度、高刚度、高抗冲击性能和长寿命的高性能纤维增强塑料托盘及其制备方法。

背景技术

塑料托盘是一种与叉车、货架等物流设备配套使用的物流单元，可用来存放、装载、搬运货物。塑料托盘具有质量轻、易设计、耐水耐潮、无毒无害、不腐蚀、不助燃、耐污染、易于清洁、化学特性优良、性价比高等优点。随着物流仓储行业的发展，截至2017年，中国托盘拥有量达到12.63亿，塑料托盘占比15％，同时每年按5％的趋势稳定增长。

但现有塑料托盘存在质量低、易损坏、承载性能低、刚度差、周转次数少等缺点，例如日常装卸过程中，由于叉车操作不当、撞击、摆放力道粗暴，托盘角部极易发生脆断；同时塑料托盘在使用一段时间后出现刚度下降，变形过大等现象，大大缩短了塑料托盘的使用寿命。此外，现有废弃塑料托盘回收后再生为塑料颗粒的制造质量低，材料不稳定、耐热性差、易于老化，使用该再生料生产的塑料托盘在机械力学性能、韧性、稳定性等方面存在严重质量问题，存在较大安全隐患。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术中普通塑料托盘强度低、刚度差、抗冲击性能弱、使用寿命短、回收利用率低等问题，提出一种可全部回收利用，具有高强度、高刚度、高抗冲击性能和长寿命的高性能纤维增强塑料托盘，有效解决塑料托盘在使用过程中质量低，变形大，角部脆断，周转次数少等问题。

本发明的另一目的在于提供一种高性能纤维增强组合式塑料托盘的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

一种高性能纤维增强组合式塑料托盘，包括一体注塑成型的纤维增强面板和纤维增强脚墩，所述纤维增强脚墩设置在纤维增强面板的底部且与纤维增强面板之间预留用于叉车的插齿***的叉车孔。

进一步的，还包括纤维增强防撞护边，所述纤维增强防撞护边通过卡扣安装在纤维增强面板四周。

一种高性能纤维增强组合式塑料托盘的制备方法，包括以下步骤：

1)按以下质量份称取纤维增强塑料粒子、普通塑料粒子及助剂进行复配：纤维增强塑料粒子20-80份；普通塑料粒子15-70份；助剂2.5-5份；

2)将复配后的上述组分在190-220℃的注塑条件下进行注塑成型。

其中，所述纤维增强塑料粒子由热塑性树脂添加连续纤维后经浸润剂浸润处理获得，其中，连续纤维掺量的质量分数为2-40％。

作为优选的，所述热塑性树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或尼龙树脂。

作为优选的，所述连续纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、PVA纤维或碳纤维。

作为优选的，所述浸润剂为钛酸丁酯、石蜡或滑石粉中的一种或两种以上的组合。

作为优选的，所述助剂包括滑爽剂、耐磨剂、防粘连剂中的任意一种或两种以上的混合。

进一步的，所述纤维增强塑料粒子还添加有质量分数为2-4％的增韧剂。

作为优选的，所述增韧剂为纳米碳酸钙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的一种高性能纤维增强组合式塑料托盘，按照GB/T 4996-2014《联运通用平托盘试验方法》进行整体托盘强度及刚度测试，测试数据表明所述高性能纤维增强组合式托盘强度提升30％以上，刚度提升30％以上，抗冲击性能提升30％以上，托盘载物能力提升35％以上；经历极限荷载后，变形自恢复速度快，且塑性变形量小，仅为普通托盘的1/3。

本发明的高性能纤维增强组合式塑料托盘可全部回收，提高材料利用率，高性能纤维具有良好的连续性和高温稳定性，再生熔融过程中质量保持稳定，性能不降低，再生颗粒各项性能指标参数不降低，同时再生过程无废弃物产生，所有废弃料都可以转化为再生料，真正实现绿色环保无污染。

附图说明

图1为本发明的高性能纤维增强组合式塑料托盘的结构示意图。

图2为本发明的高性能纤维增强组合式塑料托盘的抗弯测试荷载位移曲线。

图3为本发明的高性能纤维增强组合式塑料托盘的静压测试荷载位移曲线。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1。

如图1所示，本实施例提供一种高性能纤维增强组合式塑料托盘，包括一体注塑成型的纤维增强面板和纤维增强脚墩，所述纤维增强脚墩设置在纤维增强面板的底部且与纤维增强面板之间预留用于叉车的插齿***的叉车孔。

进一步的，还包括纤维增强防撞护边，所述纤维增强防撞护边通过卡扣安装在纤维增强面板四周。

本发明的高性能纤维增强塑料托盘具有很高的强度、刚度和抗冲击性，与普通塑料托盘相比可以实现强度提升30％以上，刚度提升30％以上，抗冲击性能提升30％以上，托盘载物能力提升35％以上；经历极限荷载后，变形自恢复速度快，且塑性变形量小，仅为普通托盘的1/3。

实施例2。

本实施例提供一种高性能纤维增强组合式塑料托盘的制备方法，包括以下步骤：

1)按以下质量份称取纤维增强塑料粒子、普通塑料粒子及助剂进行复配：纤维增强塑料粒子20-80份；普通塑料粒子15-70份；助剂2.5-5份；

2)将复配后的上述组分在190-220℃的注塑条件下进行注塑成型。

其中，所述纤维增强塑料粒子由热塑性树脂添加连续纤维后经浸润剂浸润处理获得，其中，连续纤维掺量的质量分数为2-40％。

作为优选的，所述热塑性树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或尼龙树脂。

作为优选的，所述连续纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、PVA纤维或碳纤维。

作为优选的，所述浸润剂为钛酸丁酯、石蜡或滑石粉中的一种或两种以上的组合。

作为优选的，所述助剂包括滑爽剂、耐磨剂、防粘连剂中的任意一种或两种以上的混合。

进一步的，所述纤维增强塑料粒子还添加有质量分数为2-4％的增韧剂。

作为优选的，所述增韧剂为纳米碳酸钙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物。

本发明的高性能纤维增强组合式塑料托盘可全部回收，提高材料利用率，高性能纤维具有良好的连续性和高温稳定性，再生熔融过程中质量保持稳定，性能不降低，再生颗粒各项性能指标参数不降低，同时再生过程无废弃物产生，所有废弃料都可以转化为再生料，真正实现绿色环保无污染。

针对某物流托盘使用过程中，强度低，质量差，角部脆断，变形大，载物能力低、周转次数少的问题，本发明提出一种高性能纤维增强塑料托盘，具体的，本实施例制作的塑料托盘尺寸为：1200mm×1000mm×150mm，为进行性能参数对比，设计两种材料托盘：普通托盘和高性能纤维增强托盘。普通托盘采用普通塑料粒子按常规注塑工艺进行制作；高性能纤维增强托盘采用二次成型工艺：首先进行纤维增强塑料粒子制作；其次利用纤维增强粒子进行托盘注塑成型，并对两种塑料托盘进行性能测试对比试验。

本实施例的高性能纤维为连续玄武岩纤维，普通塑料粒子为普通热塑性PE塑料，强度20MPa，弹性模量800MPa，抗冲击性能25kJ/m²。采用连续纤维和外加剂增强粒子的设计方法，得到高性能纤维增强塑料粒子，其具体性能实测参数值见表1。

表1 纤维增强塑料粒子性能参数

根据前述得到的纤维增强塑料粒子，与普通塑料粒子混配后，进行纤维增强托盘的制作。纤维增强粒子与普通塑料粒子、助剂按40:55:5的配比分别进行面板、脚墩和防撞护边的注塑成型，注塑温度为190℃。

针对普通塑料托盘和玄武岩纤维增强塑料托盘进行相试验测试，测试标准为GB/T4996-2014《联运通用平托盘试验方法》。

(1)额定荷载试验——抗弯试验

抗弯测试荷载位移曲线如图2所示，测试结果见表2-表4。

表2 抗弯极限承载力

试样	纤维增强托盘	普通托盘
			极限承载力U/kN	19.4	14.7

由表2可知，与普通塑料托盘相比，本发明的纤维增强托盘极限承载力提升32％。

表3 塑料托盘抗弯刚度

试样	纤维增强托盘	普通托盘
			结构刚度kN/mm	1.87	1.36

注：采用20％和50％极限荷载与对应的挠度变形量的比值表征塑料托盘的整体结构刚度。

由表3可知，与普通塑料托盘相比，纤维增强托盘刚度提升38％。

表4 塑性变形率

试样编号	纤维增强托盘	普通托盘
			压缩后叉口高度/mm	82	74
塑性变形S/mm	3	11
			塑性变形率	4％	13％

由表4可知，纤维增强托盘塑性变形量小，仅为普通托盘的1/3，抗塑性变形能力显著提升。

(2)正常工作试验——均布荷载静压试验

通过满铺试验对托盘进行均匀加载，模拟托盘在正常工作状态下货物静压试验，静压测试荷载位移曲线如图3所示，测试结果见表5。

表5 静压试验结果

试样	纤维增强托盘	普通托盘
			试验荷载/t	13	9.6

由表5可知，与普通托盘相比，本发明的纤维增强托盘载物能力提升35％。

(3)耐久性试验——角跌落试验

利用角跌落试验进行塑料托盘的抗冲击性能评价，观测斜角外观情况同时测量对角线长度，测量数据见表6。

表6 角跌落试验测试数据

根据对角线测量值，三次标准跌落试验后，圆托盘对角线缩短3.5mm，增强托盘缩短1.8mm，增强托盘抗冲击性能提升48.6％。

因此，玄武岩纤维增强托盘与普通塑料托盘相比，承载力提升32％，刚度提升38％，塑性变形量为普通托盘的1/3，载物能力提升35％，抗冲击性能提升48.6％，各项性能优异。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。