塑料周转箱是指用于商品流通储运、周转工业零件更换工作场地、临时储存商品(零件)用的塑料中空容器,因它可反复周转使用,故称为周转箱。周转箱用途很广,用量很大,如工厂、商场、仓库、储运,家居等场合都需用它,用于储运食品、果蔬、饮料、蛋品、日用品、工业零件、家庭杂物等。由于塑料周转箱具有质轻、强度高、抗冲击、色泽鲜艳、使用寿命长、防蛀、防潮、防霉、卫生无毒、价格便宜等优点,且制作方便,可节省大量木材和纸板,因此目前正迅速地代替木质、纸质周转箱。塑料周转箱与木质周转箱的性能对比见表17-89。
表17-89 塑料周转箱与木质周转箱的性能对比
1.塑料周转箱使用性能要求
目前,常用周转箱按其用途可分为通用型,专用型和特殊型三类。通用型为储运大宗物品的储存箱;专用型为储运指定物品的储运箱,如蔬菜箱、水果箱、蛋品箱、饮料箱等都按物品储运要求设计制作;特殊型周转箱为有功能性要求的储运箱,如具有抗紫外线性的耐候性周期箱、保温隔热箱、抗静电功能周转箱等。尽管周转箱的品种很多,但其基本使用性能有如下共同的特点:
(1)足够的强度 周转箱必须具有良好的强度及刚性,因其在使用及流转过程中必然会受到各种外力的作用,如跌落、冲击、碰撞、堆垛承压、防滑动、滚翻等,在这种情况下周转箱必须具有自身不破损,且能保护储存物无损伤的能力,所以在周转箱结构设计及选用材料时应使箱体有良好的拉伸强度、压缩强度、冲击强度、蠕变强度、弯曲刚性及表面硬度等力学性能。
(2)储运适应性 周转箱的结构及选材必须符合储存物品储运的要求,如渔业产品周转箱要耐低温及冷冻;果品箱内壁光滑平整,有透气性,不会损伤水果外皮;饮料箱箱底有中间隔离板,可固定饮料瓶,防止撞击破损等。对不同搬运方式的箱体也应有相应的结构,如手搬箱体的承重及尺寸大小应适中,有手把便于搬运;叉车搬运箱体的箱底应有插板插入空间;堆垛箱体应有足够的承重能力,箱体端面及底部有止口配合,上下堆垛箱之间不滑动,稳定性好;食品箱应便于清洗,符合卫生要求规定等。储运适应性要求项目,名目繁多,应按需设置。
(3)功能性 除了通用型及专用型周转箱外,还有一些特殊场合使用的周转箱,如抗紫外线和耐候用箱体、抗静电箱体、阻燃箱体、保温隔热箱体、高强度高刚性增强塑料箱体等。
2.通用周转箱的结构形式
周转箱的结构形式按储运物品的要求设计,其结构形式很多,见表17-90。
3.专用周转箱形式
目前,我国对储运食品、饮料、啤酒、蔬菜等物品设计了专用周转箱,并制订了相关标准。
食品周转箱用聚烯烃为原料,采用注射加工,规格及技术要求由GB/T 5737—1995标准规定。
饮料、啤酒周转箱的规格和技术要求由GB/T 5738—1995标准规定。其外形、变形量、配合尺寸及物性与食品周转箱相似,差别是箱体内设计中间隔板,对材料设有卫生级要求。
表17-90 常用周转箱的形式
(续)
蔬菜周转箱有Ⅰ型(长方体)、Ⅱ型(锥体式梯形体)两种,对其有承重、跌落、堆码、悬挂等强度要求和卫生性要求。
4.周转箱的结构设计
结构设计时除了满足使用要求外,还需考虑外观美观、质轻节料、低成本、便于清理、使用寿命长、易加工、环保性好等因素。其结构特点简介如下:
(1)外形尺寸 选择适当的长宽高比例,要适应储存物承重、堆垛、搬运、运输等功能要求,还要考虑材料利用率、加工性、低成本、美观、轻便、省力、标准化和系列化等。
(2)框架结构 应有足够的强度,如跌落、承重、堆垛、防滑、抗撞等强度要求。
框架和孔格结构应按产品包装要求、负重及箱件用途设计,并尽量形成系列或标准化。(www.xing528.com)
例如瓶类周转箱,一般采用中间间隔式结构,可以防止玻璃瓶在运输过程中瓶子之间相互碰撞而破损,同时还有增加箱体刚性的作用。蔬菜、水果一类周转箱箱体的四周及底部应有网络式通风孔,而食品类周转箱则要考虑卫生、安全、不受环境污染。且便于冲洗。
(3)箱底 有平面型、瓦楞型、空格型、带加强筋等结构,应视用途而定,且保证承重,不损伤储存物。
(4)箱壁 有等厚平面状、等厚瓦楞状、等厚加强筋状等。一般壁厚以满足承重的情况下不耗用过多的原料为原则,如PP箱一般壁厚为2~3mm,HDPE箱壁厚为2.5~4mm,因此常采用加强筋方式来增强和增刚,加强筋的形式按周转箱可能承受的压缩变形、扭曲变形、刚度和冲击强度等状态而设置,如承重较大的堆垛箱,则设置垂直筋或瓦楞筋。加强筋的厚度应大于箱体壁厚的2~2.5倍,但对储运水果或防损伤表面的物品,周转箱壁应采用平滑内壁,加强筋可设置外侧。
(5)其他 为提高强度,减少应力集中,各转角应圆弧连接,边缘应设计突缘式折边结构。另外,为了便于搬运,箱沿应设计手把、手提拎攀、把手突缘或把手口等。对叉车搬运箱,箱底应设计插入空间。
5.周转箱常用材料
周转箱用料与成型工艺有关,主要成型工艺是注射成型,其次还有挤出板压制粘接、发泡模塑、片材热成型、热挤冷压成型等。
(1)注射箱常用材料 注射箱常用材料是HDPE及共聚PP,其MI值在3~10g/10min范围内。HDPE耐低温性好(-40℃下还有韧性),抗冲击,耐候性优于PP,但耐热性及强度低于PP。PP强度、刚度和耐热性好(比HDPE高20℃),但耐低温、耐紫外线和耐候性差,不宜于寒冷地区及户外使用。因此,常将两者共混配料使用,或采用加入价格较高、耐低温的共聚PP,或加入抗紫外线剂组成改性PP配方料。
PP及HDPE都具有质轻、强度高、耐化学药品性好、防潮、防湿、无毒、无味、卫生性好、易着色及表面修饰等优点,所以通常两种料都可用作周转箱,无明显选料界限。
另外,为了提高某些功能性,如提高强度、降低成本等,也常用其改性配方料,如加入抗静电剂、加入玻璃纤维增强材料,加入填充填料等制作特需要求的周转箱。
(2)钙塑瓦楞箱 钙塑瓦楞箱的结构与纸质瓦楞箱相似,是由质量分数为40%以上CaCO3填料配制的高填充PE配方料经挤出片材、压制瓦楞板后再与上下两个平片材热熔粘合而成的三层复合板,用其再经剪裁、热熔焊或粘接成箱体(一般都带盖)。其配方料为:树脂为HDPE/LDPE共混;填料为轻质碳酸钙;其他包括稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等。
其具体配方参考实例见表17-91。
表17-91 钙塑瓦楞箱料参考配方 (单位:质量份)
钙塑瓦楞板箱无毒,无味,安全,卫生,具有优异的防霉、耐蚀、防潮和耐湿等作用,即使各种液体包装容器破裂,流出的液体介质直接接触钙塑箱,它也能保持良好的湿强度,对商品有良好的保护作用,故特别适用于储运农药、化学试剂、日化产品等危险品、腐蚀性液体包装物品,还常用作食品、日杂商品周转箱。此外,其刚性好,抗压强度高,力学性能与纸质瓦楞板相似,成本低,可多次反复使用,废弃物也可回收复制,但其表面摩擦因数低,故堆垛稳定性比牛皮纸瓦楞板箱差。尽管如此,其市场竞争能力还很高,应用很广,有部分已用于代替木质箱,国家标准为GB/T6980—1995。
(3)PS泡沫塑料箱 PS泡沫塑料可用作保温隔热周转箱,冷藏冷冻储存箱储运鱼、海鲜、虾等水产品及鲜花、时令鲜果等商品。它可使储存物在脱离冷冻冷藏条件下,在较长时间内仍可处于低温储存状态,从而大大改善了商品的储运条件,延长了保鲜、保质期。因PS泡沫料耐低温及耐湿性好,因此也常用于将冰块等保温调节剂与储存商品一起装于保温箱中,使商品在相当长的期限内处于0℃以下的保存环境下,且可降低外界渗入的热量,更有利于保鲜、保质储运。因此,目前PS泡沫箱应用极广,其特点如下:
1)PS泡沫体热导率、强度及成本随密度的减小而下降,但当密度降至32kg/m3后,如再下降,则热导率反而增加,保温性下降。因此,应按需要选用箱体材料,如要保证保温隔热性,则选用密度为32kg/m3的PS料最好,为了降低成本,也可选用25kg/m3的料,但密度再低,则压缩强度太差,密度为30kg/m3时,压缩强度可达8.9MPa;密度为26kg/m3时,压缩强度为7.6MPa;密度为20kg/m3时,压缩强度为只有5.5MPa。
2)为了便于搬运、堆垛稳定和有一定的承重能力,箱体的壁厚要大于高度的0.08倍,一般取15~20mm;单个箱体占地面积应大于0.2m2,高度为100mm左右,各拐角用R>10mm的圆角过渡相连,堆垛高度在2.2m左右为宜。
3)PS泡沫料耐低温性好,但耐热性差,最高使用温度为75℃左右,故PS箱只宜作低温储运使用,可作快餐食品(如盒饭、包子、馒头、饺子等)储运保温箱。
(4)其他箱体 除上述几种常用塑料箱外,还有以下几种塑料箱体:
1)热挤冷压箱。一般常用于加工高填充、流动性较差的料,制作形状简单、尺寸较小、小批量低价位的制品,其设备投资少,成本较低。
2)旅行箱。旅行箱为旅行中盛装衣物、文件及日用品的包装箱,软质旅行箱用帆布和皮革制作,硬质旅行箱用塑料和塑皮复合制作。硬质旅行箱的优点是防盗及防压。
塑料旅行箱的制作材料为ABS,其优点为外表美观、表面易装饰处理及冲击强度高等。
塑料旅行箱制作方法为:ABS挤出成片→片材热成型需要形状箱体→箱体组合(用五金件、粘合等方法)。其他也可采用双片吹塑成型等工艺制作各种用途的箱体,如公文箱、工具箱、电动工具包装箱等。
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