聚丙烯塑料回收再生工業(yè)托盤的淺析

向文灝 焦永泰

（上海睿池供應(yīng)鏈管理有限公司，上海 201199）

熱塑性塑料中，聚丙烯約占全球四分之一的市場，涉及包裝工業(yè)，汽車工業(yè)，電子電器和醫(yī)用等行業(yè)。聚丙烯根據(jù)其甲基的排序分為等規(guī)聚丙烯（IPP），間規(guī)聚丙烯(SPP)和無規(guī)聚丙烯（APP）。無規(guī)聚丙烯一般用于膠黏劑，大部分商業(yè)化聚丙烯均為等規(guī)聚丙烯。聚丙烯的物理性能優(yōu)異，化學(xué)穩(wěn)定性好，適用多種成型方法（注射、擠出和中空成型等）[1,2]，特別是其流動性極好，在注塑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但聚丙烯成型收縮范圍大，導(dǎo)致尺寸穩(wěn)定性差。而最大的缺點在于耐寒性 ，溫度在零度易脆，而高密度聚乙烯能在-40℃到-60℃度抗寒。另外聚丙烯的叔碳原子易氧化，使得其耐候性差，易老化。因此在實際市場應(yīng)用上，大部分聚丙烯都是通過化學(xué)改性來滿足實際功能需求的共聚物，而不是單體組成的均聚物[3]。

1.再生塑料托盤概況

托盤作為目前機械自動化發(fā)展過程中不可缺少的物流包裝，根據(jù)材料分類有木托盤、紙托盤、塑料托盤、金屬托盤、復(fù)合材料托盤等等。由于能夠快速自動化生產(chǎn)以及精度高，加上因為削減碳排放的要求，塑料托盤的輕量化優(yōu)勢為該產(chǎn)業(yè)帶來了更多的市場空間，特別是在醫(yī)療、食品等行業(yè)，塑料托盤具有易消毒性且耐有機和無機化學(xué)品的優(yōu)勢獲得青睞，而木質(zhì)托盤本身存在細(xì)胞組織，醫(yī)療領(lǐng)域無法適用造成的市場空缺，也加大了對塑料托盤的關(guān)注。

Technavio的分析師預(yù)測，全球塑料托盤將以7.7%的復(fù)合增長率成長，而亞洲市場占據(jù)了全球市場的34%[4]。

而正如當(dāng)前人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾，人們借助互聯(lián)網(wǎng)對于環(huán)境與健康的關(guān)注強化，塑料帶來的負(fù)面信息極易產(chǎn)生公共輿論，盡管各國政府都在起草相關(guān)塑料包裝領(lǐng)域的法規(guī)，但各國法規(guī)差別很大且科學(xué)依據(jù)不足[5]，因而在輿論之下略顯蒼白。大型企業(yè)特別是跨國企業(yè)在整個供應(yīng)鏈過程中基于企業(yè)的社會責(zé)任的觀念趨于嚴(yán)格，積極應(yīng)對提供創(chuàng)新解決方案是唯一可選的措施。2016年產(chǎn)生的新塑料經(jīng)濟的倡議[6]，旨在通過創(chuàng)新再設(shè)計增加塑料的反復(fù)使用和回收再利用能力。其提出325的理念：30%的塑料包裝無法回收再利用是因為沒有將回收再生作為設(shè)計因素；20%的塑料包裝要滿足重復(fù)使用功能；50%的塑料包裝要能夠回收再利用。

而在倡議之前，更多的是企業(yè)依靠自身的情況獨自進行塑料再生的研究。通過對回收生活塑料進行再生利用制成塑料托盤已經(jīng)是國內(nèi)外眾多托盤企業(yè)的發(fā)展方向之一。如歐洲塑料托盤制造商CABKA集團推行的“Reusable Materials in Motion（材料再利用運動）”，使用聚烯烴再生材料。韓國托盤租賃集團Logsiall開發(fā)的“Recycled Reusable Plastic Pallet，RRPP（再生可循環(huán)托盤）”則以再生聚丙烯為原料，美國Greystone logistics的“100%recycled（100%再生塑料托盤）”以再生聚乙烯為原料，IP-Group的“in return for discards（廢物再利用）”以再生聚丙烯為原料。

相比國外托盤企業(yè)積極投入，國內(nèi)近幾年物流現(xiàn)代化才逐步開始發(fā)展，早期托盤環(huán)保意識薄弱，企業(yè)在這方面的投入微小，而沒有給予太多的關(guān)注。不過，中國最大的托盤租賃企業(yè)招商路凱是以高密度聚乙烯100%再生的托盤（以澳大利亞牛奶瓶為回收原料）[7]，浙江寧波喜悅包裝科技股份有限公司，其在2012年也已經(jīng)開始摸索嘗試使用全再生高密度聚乙烯進行托盤生產(chǎn)，并在后續(xù)成功的實現(xiàn)了再生托盤在汽車行業(yè)內(nèi)循環(huán)使用。

我國工業(yè)機械化已經(jīng)開始邁向逐步成熟的階段，加上政府多年一直積極在借助標(biāo)準(zhǔn)化托盤來推動物流標(biāo)準(zhǔn)化（我國標(biāo)準(zhǔn)化托盤規(guī)格為二種：平面尺寸為1200×1000mm和1100mm×1100mm），因此，具有高產(chǎn)能和高精度的塑料托盤開始得到了市場認(rèn)可，年產(chǎn)量預(yù)計可達4300萬片。因而再生塑料托盤也將成為物流設(shè)計考慮的因素而具有廣闊的前景。

2.PP再生托盤可行性分析

塑料托盤的材料主要分為高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP），超過80%的塑料托盤使用的是注塑工藝。根據(jù)承載能力分為輕載托盤，中載托盤和重載托盤。

由于高密度聚乙烯成本相對低廉，目前仍然是塑料托盤為主要材料。近年企業(yè)在物流過程中希望通過輕量化來降低運輸費用的需求增多，而聚丙烯的密度為0.89～0.91g/cm3，高密度聚乙烯的密度為0.94～0.96g/cm3。因此就材料本身，聚丙烯在質(zhì)量上有天然優(yōu)勢，而且聚丙烯的燃燒能量價值較高，有一定的能量殘值。因此托盤制造企業(yè)越來越看重聚丙烯作為塑料托盤的原料。而聚丙烯本身是全球使用量最大的塑料單體，回收聚丙烯作為再生原料進行托盤生產(chǎn)，則可以在材料的成本上獲得經(jīng)濟性。

塑料在經(jīng)過反復(fù)熱熔及加壓后，將會弱化分子結(jié)構(gòu)。如HDPE回收后的溶體流動速率下降明顯，造成流動性差[8]。因此對于注塑工藝，選用流動性好的PP材料更適用。廢舊塑料的回收主要分為收集、分揀、粉碎、清洗。由于廢舊塑料的回收源復(fù)雜，大部分會混雜沙土、石塊、金屬等雜物。因此一般會通過密度分離法進行分選，最簡單的就是通過水來作為介質(zhì)進行分離。而對于塑料與紙的混合物，則一般考慮通過攪碎后利用適量的水將紙漿和塑料通過帶有小孔的分選板進行分開。

攪碎后的塑料再通過清洗去除油污后再干燥。而這種方法對于密度相對接近的PE和PP之間是無法有效分離。所以產(chǎn)生了以二氧化碳為準(zhǔn)流體的分離技術(shù)[9]以將兩者分離，亦可以借助光分離法依靠塑料的光譜性反應(yīng)來進行區(qū)分，通過計算機對光譜的識別進行分離。分離后的聚丙烯再通過拉絲造粒變成再生聚丙烯粒子。

托盤長期用于戶外環(huán)境，因此耐候性要求高，再生聚丙烯必須通過增添抗老化劑加強保護，常用的的光穩(wěn)定劑有2-（2’-羥苯基）苯并三唑、2-羥基-4烷氧基二苯甲酮，3,5-雙丁基-4-羥基苯甲酸脂和受阻胺類光穩(wěn)定劑等[10]。

為了提升再生聚丙烯的強度及韌性，常規(guī)方法是添加玻璃纖維進行填充改性，由于增加玻璃纖維會降低流動性，料流會對設(shè)備有磨損，得借助玻璃纖維增強塑料注射機來使得托盤在注塑成型具有更好的尺寸穩(wěn)定性。不過玻璃纖維的增加會使得產(chǎn)品內(nèi)部的殘留應(yīng)力，造成注塑件成型后翹曲變形，因此避免這一點需要進行相應(yīng)的成型結(jié)構(gòu)及脫模調(diào)整[11-13]。

另外國內(nèi)這兩年使用木纖維與聚丙烯直接混合進行生產(chǎn)木塑托盤，也有使用天然纖維和聚丙烯混合再生的模壓托盤[14]。

根據(jù)韓國Logsiall的再生聚丙烯托盤，其添加一定量的玻璃纖維后注塑成型托盤約11kg，相比HDPE的注塑托盤15～19kg的自重而言減輕了26%～42%，并進行相關(guān)性能測試。

其中叉車撞擊測試是以100cm的距離對承載800kg的再生聚丙烯托盤進行反復(fù)3次的沖擊測試，受撞擊面輕微形變，不影響使用。

角跌落測試，以托盤最低點與地面距離為2m，進行自由落地跌落5次，結(jié)果內(nèi)外側(cè)無變形。

實物載重批量運輸測試，是通過裝載1440kg的貨物，由中國青島倉庫通過海運發(fā)往韓國首爾，托盤狀態(tài)正常，無外觀損壞。

3.智能化應(yīng)用

基于互聯(lián)網(wǎng)+以及中國2025的前景，將物聯(lián)網(wǎng)（IOT）及無線射頻識別(RFID)技術(shù)應(yīng)用在再生托盤上，在模具設(shè)計時，提前預(yù)留芯片置入位置，托盤注塑成型后，將芯片置入塑料托盤中，通過與倉庫管理系統(tǒng)（WMS）鏈接，通過托盤信息的傳遞，不僅可以為客戶在供應(yīng)鏈中掌握貨物的位置狀態(tài)，而logsiall作為托盤租賃企業(yè)更是以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)借助其RRPP ICT(Information Communications Technology)智能化系統(tǒng)平臺，進行跨國回收循環(huán)使用，掌握再生托盤的狀態(tài)管理和回收再處理。從源頭上為再循環(huán)使用和再回收利用奠定基礎(chǔ)。這對于國內(nèi)托盤發(fā)展是值得借鑒和學(xué)習(xí)，特別是對于智能化系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用上，目前國內(nèi)更多還只是停留在硬件設(shè)備的安裝上，但在軟件系統(tǒng)匹配能力上還有所欠缺。

4.結(jié)語

目前，我國在消費后塑料的處理上仍然道路艱辛，無論是國內(nèi)廢舊塑料還是國外的“洋垃圾”，主要面對的還是如何進行廢舊塑料的來源管理清分的難題。如江蘇無錫中科富邦改性工程塑料有限公司在多年從事改性材料解決方案的服務(wù)過程中，會經(jīng)常性遇到客戶廢舊塑料缺乏管理，導(dǎo)致改性工程實際效果與理論效果大打折扣。廢舊原料性能參差不齊，混亂存放對后續(xù)的塑料再利用造成很大的難度。而早些年一些塑料洋垃圾盡管其原料物理性能好，但也發(fā)生過因缺乏來源管理，引發(fā)塑料加工廠誤使用了未清潔完全，仍殘留油污的油桶原料，而造成加工品在進行高溫加工時發(fā)生燃燒的現(xiàn)象。

而如今國家對于海外廢舊塑料的控制，也是為了避免來源不明的廢舊塑料影響居民的健康安全，不得不做出的處理方法。盡管，很多企業(yè)十分看好廢舊塑料的再生市場，但是，在面對當(dāng)前廢舊塑料的回收管理難的問題上束手無策。而德國的托盤制造商CRAEMER則是借助德國DSD系統(tǒng)下的廢舊塑料進行再生托盤的塑料來源管理。DSD（Duales system Deutschland）德國雙元回收系統(tǒng)，屬于非盈利的專門組織回收包裝廢棄物的社會組織，生產(chǎn)企業(yè)通過廢棄物的重量、成份和體積來向該組織進行付費獲得包裝回收管理服務(wù)，并在德國取得有效成果。

我們必須更多的學(xué)習(xí)和借鑒一些成功的管理經(jīng)驗，降低國家在高速工業(yè)化發(fā)展過程中的環(huán)境影響，塑料的再生利用是可持續(xù)化發(fā)展不可或缺的一個支柱。