目前常见的托盘材质有木材、塑料、复合材料、纸板、金属等。设计与选用托盘时,需要综合考虑强度与刚度、耐用性、功能性、成本和环保要求等五方面的因素。
1、强度与刚度
评价托盘的强度与刚度,应该遵循国际标准ISO 8611-1、2、3规定的试验方法与性能要求。金属托盘虽然强度与刚度俱佳,但因成本与功能等因素受限制,使用领域较少。纸托盘强度与刚度最差,但自重小,一般只是应用于轻载空运。模压木屑托盘的强度与刚度也不大,无法作为共用托盘。因此,目前市场上使用量占绝大部分份额的托盘仍然是木托盘与塑料托盘,其中塑料托盘的增长速度最快。表1列出了市场上常见托盘按ISO 8611-2弯曲强度与刚度性能要求试验确定的极限载荷的典型数据。
表1 常见托盘的极限载荷测试数据
由表1所列数据可见,在常用各类托盘中,胶绵结构铸模塑料托盘的强度与刚度性能指标最高,特别适合于用作共用托盘,满足多种恶劣物流环境使用条件。
胶绵结构铸模工艺在美国也称结构发泡法(Structral Foam Molding),从注塑工艺演变而来,是上世纪末由美国麻省里工学院开发出来的专利技术。低压结构发泡注塑成型,采用欠料注射法,高压氮气进入型腔后使已经注入的树脂膨胀而填满整个模腔,当树脂与冷模面接触时,形成坚固的外结皮表层,而制品的内部则为细微小孔结构的多孔芯层。成型后的产品是内层为蜂巢状结构,外表则坚硬稳固。由于增加了横截面的刚度,加上坚固的外表层,使结构发泡零件具备独有的强度和刚度。其单位重量的强度和刚度,比传统的注塑工艺生产的产品高3～4倍。这是成型工艺技术中的一项革命。它既保留了传统注射成型工艺的许多优点,又解决了普通注塑成型工艺中难以克服的一些缺陷问题,如制品内应力过强导致制品的收缩、制品强度不够、生产周期较长、模塑率低等难点。制造高强度及高刚性的大型、复杂塑品,结构发泡成型是非常理想的成型工艺,在美国占据着70%以上的塑料托盘市场份额。
如果装载方式不确定,一般可根据表1所列的3种额定载荷要求选取合适的托盘型号。如果仓库采用图1(a)所示贯通式货架,则需要按表1所列的货架载荷选用相应托盘。如果仓库采用图1(b)所示横梁式货架,或者托盘只是进行叉举搬运与堆码操作,则只需按表1所列的动载与静载选用相应托盘。如果托盘上摆放的包装件的结构形式与托盘装载方式都比较固定,可以按 ISO 8611-3的最大工作载荷要求选取,可以进一步降低采购成本。
托盘承载能力还与温湿度等环境条件有关,耐低温的结构发泡模铸成型托盘,尤其适合于冷链物流使用。如果客户对托盘的性能要求超过ISO标准,则应按客户的要求选用合适的托盘规格。
图1 仓库货架类型
2、耐用性
美国明尼苏达州环境管理办公室(Office of Environmental Assistance,OEA)2006年给出的美国托盘耐用性数据为:胶绵结构铸模塑料托盘的循环使用次数为100,可复用木托盘的循环使用次数为25,模压木屑托盘的循环使用次数为2。
我国目前使用的注塑与吸塑托盘的循环使用次数缺乏统计数据,如果按照前面所列强度与刚度数据等比例类推,预计注塑与吸塑托盘的循环使用次数可能分别为55次与28次。我国有些企业生产的欧标木托盘的循环使用次数,可以视为与美国数据一致,即为25次。模压木屑托盘与一次性木托盘的循环使用次数也可以视为2。
如果假定托盘每年的循环次数为25次,胶绵结构铸模塑料托盘的使用寿命约为4年,注塑托盘约为2.2年,吸塑托盘约为1.1年,可复用木托盘约为1年,模压木屑托盘与一次性木托盘约为1个月。
3、功能性
(1)尺寸:优先选用国家标准规定的尺寸,针对欧美的为1200×1000 mm,针对日韩的为1100×1100mm。尺寸选取须考虑因素包括:包装件在托盘上摆放时的托盘面积利用率、装载工具(集装箱或车辆)的体积利用率、仓库货架尺寸、共用可能等。对于高度机械化立体仓库,对托盘尺寸公差要求较高时,应首选塑料托盘。
(2)单面与双面:对于占地面积小的自动立体库或高位货架,以堆垛机或电动叉车垂直搬运为主的场合,双面重载系列托盘和单面标准系列托盘都可以选择。对于占地面积大并以水平运输为主的场合,若用手动液压搬运车搬运则适合选用单面托盘;若用电动叉车搬运,则单面托盘和双面托盘都适合;若需堆码货物,即托盘的底部和下方货物的上面相重合,则用双面托盘或田字型的单面托盘;若用可自行的机动托盘搬运车搬运,则用底部没有连接条的九脚型单面托盘。纸托盘与模压木屑托盘不能满足上述要求。
(3)耐腐蚀性:塑料托盘最好,模压木屑托盘次之,置钢管塑料托盘与钢托盘最差。
(4)耐潮与耐水性:塑料托盘最好,置钢管塑料托盘与钢托盘次之,纸托盘最差。
(5)卫生性:对于食品与医药等要求消毒和材质符合食品卫生法规等要求的托盘,塑料托盘最好,可以采用热水冲洗;易生锈的置钢管塑料托盘与钢托盘次之;木托盘与纸托盘最差。
(6)安全性:对于是否容易伤人而言,塑料托盘与纸托盘最好,置钢管塑料托盘与钢托盘次之,木托盘最差。就消防而言,钢托盘最好,阻燃塑料托盘次之,纸托盘与木托盘最差。对于微电子产品的包装,要求托盘具有防静电功能,钢托盘与防静电塑料托盘能够满足这一特殊要求。
(7)机械化操作性:对于采用输送机移送单元包装的场合,要求托盘底部平滑,唯双面塑料托盘最适合。
(8)自重:就绝对重量而言,纸托盘最轻,钢托盘最重;就单位重量托盘的承载能力而言,胶绵结构铸模塑料托盘最优,纸托盘与置钢管塑料托盘较差。由于塑料托盘自重最精确,不用卸货称毛重,便可迅速计算出净重,有利于仓库盘点的信息化管理。
4、成本
托盘成本的计算,因各国的国情而异。美国环保署(EPA)为了增进环境、健康与安全(EHS)效益,公布了一套托盘成本计算器,能够近似估算出四种最常见托盘的平均年成本,以及最初3年、6年、10年的成本。表2列出了这四种最常见托盘的成本计算结果。
表2 四种最常见托盘的成本计算结果
美国环保署的这个托盘计算器初步算出的结果,明显可以看出美国的胶绵结构铸模工艺生产的循环使用塑料托盘具有最高的经济效益,规划时间越长,效益约大,如图2所示。
图2 常见托盘全程成本比较
5、环保
美国环保署指出,采用循环使用的优质塑料托盘,可以带来以下EHS效益:
●使用循环使用的优质塑料托盘,可以使木材的需求减少。使用循环使用的硬木托盘,可以节省其木材消耗的一半。
●通过使用废弃塑料来生产塑料托盘,或使用废弃木材来生产木托盘,以节约宝贵资源。
●使用回收的塑料托盘使塑料废物减少,使用回收的木托盘使木材废料减少,从而减少了废物和垃圾掩埋空间的需求。减少这些废物就减轻了兴建更多垃圾掩埋场的压力。由于循环使用的优质塑料托盘具有较长的生命周期,产生的废物极少。
●使用循环使用的优质塑料托盘替代新的木托盘,可减少木材需求,从而保护了当地的生态环境,减缓森林砍伐的压力,支持了健康森林生态。
●使用循环使用的优质塑料托盘替代新的木托盘,减少了木材需求从而保护或重建野生动物栖息地。这减缓森林砍伐的压力,支持了健康森林栖息地。
●使用循环使用的优质塑料托盘替代新的木托盘,减少了木材需求从而帮助对抗气候变化,森林能吸收对全球气候变化负主要责任的气体――二氧化碳。这个过程称为碳封存。美国环保署开发了几种工具来计算温室气体对采购、废料管理和生产活动的影响。
使用循环使用的优质塑料托盘减少了对石油的需求,节约了石化燃料。
使用循环使用的优质塑料托盘,可以保护工人或使用者的安全,因为木材可能破损和分裂,木托盘破裂时钢钉会外露,置钢管塑料托盘也存在外露与生锈等风险,这些潜在风险都可能导致操作人员受伤或对货物的损伤。
综上所述,按照企业可持续发展战略要求选用塑料托盘时,应该全面分析各项因素,在性能、功能、成本和环保等方面寻求最佳的解决方案。
