纸质滑板代替木托盘的应用寿命提升

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-8-7纸滑板的品种目前纸滑板无实际周转中的耐用性数据，企业对用于出口的一次性使用皆无疑义，但能否像传统木托盘和塑料托盘一样反复使用，广泛存有怀疑，因此本节对纸滑板的耐用性及其影响因素进行了分析与实验。在这两种载重条件下，同向黏合、十字黏合的纸滑板在环氧地坪上的使用次数。仓库地面一般材质为环氧地坪和水泥材质，研究这两种材质的摩擦系数，对纸滑板耐用性的影响，通过1.8t载重量在同向黏合的纸滑板进行试验分析。

纸滑板（Paper Slip Sheet）又称纸滑托盘，是近些年在西方工业国家兴起的一项技术创新，它以纸代木，绿色减排，体积小，成本低，是一种很有潜力的传统木托盘的替代品。

纸滑板的核心技术包括：

（1）安装在普通叉车上的专用推拉器（见图4-8-1），目前国内已有专业生产厂可以制造；

（2）纸滑板的拉边要有足够的抗撕裂强度（涉及使用寿命与成本）；

（3）纸滑板必须要经模切加工，重点是使“拉边”定型，始终呈30°角翘起（见图4-8-2）叉车方能正常操作；

（4）纸滑板的下面（与地面接触面）应有防水功能（见图4-8-2）；

（5）纸滑板的上面（与货物接触面）必须要有防滑功能，以防止推拉时货物与纸滑板发生移动错位（见图4-8-3）。

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图4-8-1　标准型推拉器

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图4-8-2　纸滑板示意图

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图4-8-3　货物与纸滑板移动错位

纸滑板工作的基本原理：

（1）装有推拉器的叉车两脚前行到纸滑板的“拉边”下方（见图4-8-4）；

（2）推拉器上的压板下移将“拉边”压紧（见图4-8-5）；

（3）推拉器收缩后退，将整托货物全部移动到叉车叉脚上（图4-8-6）；

（4）叉车上提后就可以正常搬运货物了；

（5）卸货时，与上述的流程相反作业即可。

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图4-8-4　推拉器至“拉边”下方

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图4-8-5　压紧“拉边”

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图4-8-6　货物移至叉车上

常用纸滑板都由高克重牛皮纸复合而成，采用的是进口全木浆纸440g/m2 +440g/m2复合，总厚度为0.9mm，经特殊工序防滑防潮处理，改善其表面的摩擦系数，具有较大的抗湿性和抗撕裂性。非常适合于集装箱、货车运输和仓库内周转，可广泛地应用在各个领域与行业。这种环保材料可100%回收再利用。

纸滑板的品种较多（见图4-8-7），但生产上常用的是C型，一般拉边宽度为100mm（注：B型是宽体型）。

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图4-8-7　纸滑板的品种

目前纸滑板无实际周转中的耐用性数据，企业对用于出口的一次性使用皆无疑义，但能否像传统木托盘和塑料托盘一样反复使用，广泛存有怀疑，因此本节对纸滑板的耐用性及其影响因素进行了分析与实验。

纸滑板的耐用性，由其在实际应用中的使用次数决定，而影响纸滑板寿命的因素很多，最主要的是“拉边”破损、撕裂失效，其次还有纸滑板表面防水、防滑层的涂布量的影响以及箱纸板复合的纤维方向、实际搬运中的载重量、使用场合地面的粗糙程度即摩擦系数等的影响。

1.实验

（1）对象

托盘在欧美、亚洲使用的尺寸均不相同，本次实验的纸滑板尺寸符合GB/T 2934—2007《联运通用平托盘主要尺寸及公差》规定，选取载面尺寸为1100mm×1100mm的规格。

纸滑板上堆码纸箱尺寸依GB/T 4892—2008《硬质直方体运输包装尺寸系列》及GB/T 15233—2008《包装单元货物尺寸》的规定，选用外尺寸为366mm×366mm×366mm，底平面排列3×3的堆码方式，堆码层数视载重量不同而异。

（2）方法

①涂布量

为了改善提高纸滑板在周转中的耐用性能，在纸滑板与地面接触的一面，涂布防水层，以适应潮湿的地面。在纸滑板与包装件接触面，涂布防滑层，提升纸滑板表面摩擦系数，增加包装件与纸滑板间的摩擦力，使包装件在搬运中不易错位，更加稳定。

纸滑板与地面的摩擦力越小，则纸滑板磨损越小越耐用。与包装件的摩擦力越大，包装件的相对滑动就越小，纸滑板越耐用。因此，分析不同涂布量不同摩擦副的摩擦系数，以确定不同摩擦副的最佳涂布量。防水涂布量分别是0g/m2、42g/m2、76g/m2，防滑涂布量分别是0g/m2、26g/m2、64g/m2。

摩擦系数的测试原理：两试验表面平放在一起，在一定的接触压力下，使两表面相对移动，记录所需的力。

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式中　μs——静摩擦系数；

Fs——静摩擦力（两接触表面在相对移动开始时的最大阻力），N；

Fp——法向力，N；

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式中　μd——动摩擦系数；

Fd——动摩擦力（两接触表面以一定速度相对移动时的阻力），N；

Fp——法向力，N。

假设防水涂布面与地面间的摩擦副简称A组，防滑涂布面与包装件间的摩擦副简称B组。

参考国家标准将水泥、沙和水按照1∶3∶0.6的比例，混合制成大于8cm×20cm的水泥路面样本。

②载重量

纸滑板在被推拉移动时所受的力，如图4-8-8、图4-8-9所示，根据力学公式：

F = f = μN = μmg

摩擦系数μ不变，g为定值，货物的载重量m越大，拉力F越大，摩擦力f也随之增大，推拉边就容易被拉断，还会影响到纸滑板下表面的磨损情况，因此载重量对纸滑板的使用次数有重要的影响。

纸滑板应用范围广泛，电子、食品行业一般包装件较轻，一托盘重量约0.5t，化工、汽车行业包装件较重，重的一托盘约1.8t，因此本节主要研究0.5t和1.8t两种。在这两种载重条件下，同向黏合、十字黏合的纸滑板在环氧地坪上的使用次数。

③箱纸板的纤维方向

纸滑板是两张高克重箱纸板复合而成，箱纸板中的纤维具有方向性（俗称“纸纹”），不同的复合方向造成了纸滑板的纤维方向不同，选择两张纸同向黏合和十字黏合，两种纤维不同方向结构。通过0.5t载重量用同向黏合、十字黏合两种结构分别在水泥地面、环氧地坪，比较纸滑板的使用次数。

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图4-8-8　0.5t试验载重物

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图4-8-9　1.8t试验载重物

④摩擦系数

纸滑板与地面形成一对摩擦副，不同材质的地面，摩擦系数不同，因仓库地面材质的不同，而形成不同摩擦系数的摩擦副。仓库地面一般材质为环氧地坪和水泥材质，研究这两种材质的摩擦系数，对纸滑板耐用性的影响，通过1.8t载重量在同向黏合的纸滑板进行试验分析。

所有测试样品在进行测试前按标准大气条件、温度23℃±1℃、相对湿度50%±2%（见GB/T 10739—2002，即ISO 187）之规定进行预处理。每组测试样本数为4件。

（3）测试指标

纸滑板的耐用性，由其在实际周转过程中的使用次数决定，因此以推拉器模拟的推拉次数来计数代表纸滑板的耐用性能。以使用次数作为指标来研究不同影响因素对纸滑板耐用性的影响。其中推拉器对载有一定重量包装件的纸滑板一夹、一拉（装载）、一提、一推（卸载）为1次计数。

实验时将纸滑板放置在特定位置，再将一定重量的模拟货物堆码在纸滑板上，把安装有推拉器的叉车停在纸滑板一侧，以4.91cm/s的速度进行重复推拉实验。

2.结果与讨论

（1）涂布量对耐用性的影响

不同涂布量的不同摩擦副的摩擦系数如图4-8-10、图4-8-11所示。

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图4-8-10　A组涂布量—摩擦系数关系图

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图4-8-11　B组涂布量—摩擦系数关系图

通过图4-8-10和图4-8-11可知，涂布防滑剂的样品与实验用的瓦楞纸箱表面之间的摩擦系数随着涂布量的增大而增大；涂布防水剂的样品与水泥地面之间的摩擦系数随着涂布量的增大，呈先降低后升高的趋势。根据实际使用需求，纸滑板上表面的摩擦系数越大越好，下表面的摩擦系数越小越好，实验过程中发现防水剂的用量过大，会导致涂层过厚，不利于涂料吸附在纸滑板的表面，而且使涂布后的表面凹凸不平；涂布量过多黏度也会增加，还会使纸滑板湿度增加变柔软，因此用MICHELMAN公司防水剂涂布一层（42g/m2）为最佳，而随着防滑剂用量的增加，A组摩擦系数的增长也变得缓慢。综上所述，涂布一层防滑剂（24g/m2）和一层防水剂（42g/m2）为最佳方案。

（2）载重量对耐用性的影响

载重量在0.5t与1.8t时，分别用同向黏合、十字黏合的纸滑板在环氧地坪上模拟，使用次数的数据如图4-8-12、图4-8-13所示。

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图4-8-12　同向黏合样品的使用次数

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图4-8-13　十字黏合样品的使用次数

发现同向黏合纸滑板在0.5t的载重下的使用寿命达到230次，在1.8t的载重下使用寿命为38次，十字黏合纸滑板在0.5t的载重下使用寿命可达1085次，而在1.8t载重下的使用寿命为57次，因此载重量对纸滑板的寿命有很大影响，载重量为0.5t时，纸滑板的使用寿命远高于载重量1.8t时的寿命。

（3）纤维方向对耐用性的影响

同向黏合的纸滑板的纵向拉伸，主要破坏的是纤维本身的强度，而横向拉伸主要破坏纤维间结合强度，而十字黏合的纸滑板在拉伸时，会同时破坏这两种强度，但两种强度的占比一样，所以抗张强度介于纵向和横向之间。在拉伸过程中，与受力方向平行的纤维的数目：同向黏合纸滑板的纵向方向大于十字黏合纸滑板大于同向黏合纸滑板横向方向。

由图4-8-14、图4-8-15数据可知，在水泥地面上，同向黏合的纸滑板的寿命（57次）要高于十字黏合的纸滑板（50次），但是数值比较接近，而在环氧地坪上，十字黏合的纸滑板的寿命（1085次）要远高于同向黏合的纸滑板（230次），接近于它的5倍。

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图4-8-14　样品在水泥地面的使用寿命

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图4-8-15　样品在环氧地坪的使用寿命

主要原因：由于水泥地面粗糙，导致纸滑板表面磨损严重，纸滑板使用次数较少，通常一侧推拉边损坏时，纸滑板就已经完全报废，另一侧的推拉边还没来得及使用，此时相当于将同向黏合纸滑板的纵向和十字黏合的比较，因此同向黏合的样品寿命大于十字黏合的样品。在环氧地坪上，由于地面较光滑，决定纸滑板使用次数为两侧推拉边的断裂，即十字黏合样品两侧推拉边拉伸次数之和大于同向黏合的拉伸次数+横向拉伸次数。

（4）摩擦系数对耐用性的影响

在载重量1.8t的条件下，涂布最佳涂布量后的样品，在水泥地面和环氧地坪下的数据如图4-8-16所示。

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图4-8-16　不同摩擦副样品的使用次数

从图4-8-16可以明显看出，样品在环氧地坪上的使用寿命38次，而在水泥地面上使用寿命为3次，因此使用场地的不同对纸滑板使用寿命有很大影响，其他条件不变时，纸滑板在环氧地坪上的使用寿命远高于在水泥地面的使用寿命。

（5）经济性分析

木托盘与塑料托盘的费用如表4-8-1所示，自1998年起，美国及欧盟对中国出口用木制托盘相继发出禁令，木托盘需经熏蒸等方法处理后方可出口。熏蒸成本大（一般需48小时，费用为成本的20%左右），且所用药剂（如溴化钾醇等）为有害制剂，此外出口使用后的托盘，需由承运商负责运走或作销毁处理。相较于塑料托盘和木托盘的成本来看，纸滑板每张是90美分至2美元，是木托盘的10%，塑料托盘的5%。从投资的角度，使用纸滑板只需购买一台推拉器设备安装在现有叉车上，推拉器设备市场价一般在8万元人民币，为一次性投资。假设公司托盘的采购量在500片/月，换成纸滑板，每月就可以节省最低4万元的成本，2个月后即可回收推拉器的成本，并且以后的每年都可以节约48万元。

表4-8-1　各类托盘的使用成本

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在空间占用率上，纸滑板厚度约1mm，仓储空间占用小，为木托盘的1%，1000张纸滑板才1立方米，节约了大量仓储和周转资金。目前国内有少数企业已开始进行应用，见图4-8-17。

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图4-8-17　在国内实际物流中的应用

3.结论

涂布最佳定量的防水涂料，可明显减少纸滑板与地面的摩擦，提高纸滑板的使用寿命。

防滑涂料可有效提高与包装件的摩擦，提高推拉成功率，提高使用次数；环氧地坪在同向黏合时，载重0.5t使用230次，1.8t使用38次，十字黏合0.5t使用1085次，1.8t使用57次；而同向黏合纸滑板在水泥地面是3次。

同向黏合时，环氧地坪上0.5t的耐用性是1.8t的6倍；十字黏合时，环氧地坪上0.5t是1.8t的18倍。1.8t同向黏合环氧地坪的耐用性是水泥地面的12倍，0.5t应用在环氧地坪的仓库内，选择十字黏合耐用性能最佳。

本节通过一系列的实验数据深入研究纸滑板的耐用性，给企业带来具有参考价值的成本数据，以消除企业的顾虑，使纸滑板这项新技术能够充分发挥其优势，在货物的运输和企业内部周转等方面得到普及，同时给企业节省成本，提高企业的经济效益，也有助于纸滑板在国内市场上大面积推广。

纸质滑板代替木托盘的应用寿命提升

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