聚丙烯塑料回收再生工业托盘的浅析

向文灏 焦永泰

（上海睿池供应链管理有限公司，上海 201199）

热塑性塑料中，聚丙烯约占全球四分之一的市场，涉及包装工业，汽车工业，电子电器和医用等行业。聚丙烯根据其甲基的排序分为等规聚丙烯（IPP），间规聚丙烯(SPP)和无规聚丙烯（APP）。无规聚丙烯一般用于胶黏剂，大部分商业化聚丙烯均为等规聚丙烯。聚丙烯的物理性能优异，化学稳定性好，适用多种成型方法（注射、挤出和中空成型等）[1,2]，特别是其流动性极好，在注塑领域应用广泛。但聚丙烯成型收缩范围大，导致尺寸稳定性差。而最大的缺点在于耐寒性 ，温度在零度易脆，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。因此在实际市场应用上，大部分聚丙烯都是通过化学改性来满足实际功能需求的共聚物，而不是单体组成的均聚物[3]。

1.再生塑料托盘概况

托盘作为目前机械自动化发展过程中不可缺少的物流包装，根据材料分类有木托盘、纸托盘、塑料托盘、金属托盘、复合材料托盘等等。由于能够快速自动化生产以及精度高，加上因为削减碳排放的要求，塑料托盘的轻量化优势为该产业带来了更多的市场空间，特别是在医疗、食品等行业，塑料托盘具有易消毒性且耐有机和无机化学品的优势获得青睐，而木质托盘本身存在细胞组织，医疗领域无法适用造成的市场空缺，也加大了对塑料托盘的关注。

Technavio的分析师预测，全球塑料托盘将以7.7%的复合增长率成长，而亚洲市场占据了全球市场的34%[4]。

而正如当前人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，人们借助互联网对于环境与健康的关注强化，塑料带来的负面信息极易产生公共舆论，尽管各国政府都在起草相关塑料包装领域的法规，但各国法规差别很大且科学依据不足[5]，因而在舆论之下略显苍白。大型企业特别是跨国企业在整个供应链过程中基于企业的社会责任的观念趋于严格，积极应对提供创新解决方案是唯一可选的措施。2016年产生的新塑料经济的倡议[6]，旨在通过创新再设计增加塑料的反复使用和回收再利用能力。其提出325的理念：30%的塑料包装无法回收再利用是因为没有将回收再生作为设计因素；20%的塑料包装要满足重复使用功能；50%的塑料包装要能够回收再利用。

而在倡议之前，更多的是企业依靠自身的情况独自进行塑料再生的研究。通过对回收生活塑料进行再生利用制成塑料托盘已经是国内外众多托盘企业的发展方向之一。如欧洲塑料托盘制造商CABKA集团推行的“Reusable Materials in Motion（材料再利用运动）”，使用聚烯烃再生材料。韩国托盘租赁集团Logsiall开发的“Recycled Reusable Plastic Pallet，RRPP（再生可循环托盘）”则以再生聚丙烯为原料，美国Greystone logistics的“100%recycled（100%再生塑料托盘）”以再生聚乙烯为原料，IP-Group的“in return for discards（废物再利用）”以再生聚丙烯为原料。

相比国外托盘企业积极投入，国内近几年物流现代化才逐步开始发展，早期托盘环保意识薄弱，企业在这方面的投入微小，而没有给予太多的关注。不过，中国最大的托盘租赁企业招商路凯是以高密度聚乙烯100%再生的托盘（以澳大利亚牛奶瓶为回收原料）[7]，浙江宁波喜悦包装科技股份有限公司，其在2012年也已经开始摸索尝试使用全再生高密度聚乙烯进行托盘生产，并在后续成功的实现了再生托盘在汽车行业内循环使用。

我国工业机械化已经开始迈向逐步成熟的阶段，加上政府多年一直积极在借助标准化托盘来推动物流标准化（我国标准化托盘规格为二种：平面尺寸为1200×1000mm和1100mm×1100mm），因此，具有高产能和高精度的塑料托盘开始得到了市场认可，年产量预计可达4300万片。因而再生塑料托盘也将成为物流设计考虑的因素而具有广阔的前景。

2.PP再生托盘可行性分析

塑料托盘的材料主要分为高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP），超过80%的塑料托盘使用的是注塑工艺。根据承载能力分为轻载托盘，中载托盘和重载托盘。

由于高密度聚乙烯成本相对低廉，目前仍然是塑料托盘为主要材料。近年企业在物流过程中希望通过轻量化来降低运输费用的需求增多，而聚丙烯的密度为0.89～0.91g/cm3，高密度聚乙烯的密度为0.94～0.96g/cm3。因此就材料本身，聚丙烯在质量上有天然优势，而且聚丙烯的燃烧能量价值较高，有一定的能量残值。因此托盘制造企业越来越看重聚丙烯作为塑料托盘的原料。而聚丙烯本身是全球使用量最大的塑料单体，回收聚丙烯作为再生原料进行托盘生产，则可以在材料的成本上获得经济性。

塑料在经过反复热熔及加压后，将会弱化分子结构。如HDPE回收后的溶体流动速率下降明显，造成流动性差[8]。因此对于注塑工艺，选用流动性好的PP材料更适用。废旧塑料的回收主要分为收集、分拣、粉碎、清洗。由于废旧塑料的回收源复杂，大部分会混杂沙土、石块、金属等杂物。因此一般会通过密度分离法进行分选，最简单的就是通过水来作为介质进行分离。而对于塑料与纸的混合物，则一般考虑通过搅碎后利用适量的水将纸浆和塑料通过带有小孔的分选板进行分开。

搅碎后的塑料再通过清洗去除油污后再干燥。而这种方法对于密度相对接近的PE和PP之间是无法有效分离。所以产生了以二氧化碳为准流体的分离技术[9]以将两者分离，亦可以借助光分离法依靠塑料的光谱性反应来进行区分，通过计算机对光谱的识别进行分离。分离后的聚丙烯再通过拉丝造粒变成再生聚丙烯粒子。

托盘长期用于户外环境，因此耐候性要求高，再生聚丙烯必须通过增添抗老化剂加强保护，常用的的光稳定剂有2-（2’-羟苯基）苯并三唑、2-羟基-4烷氧基二苯甲酮，3,5-双丁基-4-羟基苯甲酸脂和受阻胺类光稳定剂等[10]。

为了提升再生聚丙烯的强度及韧性，常规方法是添加玻璃纤维进行填充改性，由于增加玻璃纤维会降低流动性，料流会对设备有磨损，得借助玻璃纤维增强塑料注射机来使得托盘在注塑成型具有更好的尺寸稳定性。不过玻璃纤维的增加会使得产品内部的残留应力，造成注塑件成型后翘曲变形，因此避免这一点需要进行相应的成型结构及脱模调整[11-13]。

另外国内这两年使用木纤维与聚丙烯直接混合进行生产木塑托盘，也有使用天然纤维和聚丙烯混合再生的模压托盘[14]。

根据韩国Logsiall的再生聚丙烯托盘，其添加一定量的玻璃纤维后注塑成型托盘约11kg，相比HDPE的注塑托盘15～19kg的自重而言减轻了26%～42%，并进行相关性能测试。

其中叉车撞击测试是以100cm的距离对承载800kg的再生聚丙烯托盘进行反复3次的冲击测试，受撞击面轻微形变，不影响使用。

角跌落测试，以托盘最低点与地面距离为2m，进行自由落地跌落5次，结果内外侧无变形。

实物载重批量运输测试，是通过装载1440kg的货物，由中国青岛仓库通过海运发往韩国首尔，托盘状态正常，无外观损坏。

3.智能化应用

基于互联网+以及中国2025的前景，将物联网（IOT）及无线射频识别(RFID)技术应用在再生托盘上，在模具设计时，提前预留芯片置入位置，托盘注塑成型后，将芯片置入塑料托盘中，通过与仓库管理系统（WMS）链接，通过托盘信息的传递，不仅可以为客户在供应链中掌握货物的位置状态，而logsiall作为托盘租赁企业更是以RFID技术为基础借助其RRPP ICT(Information Communications Technology)智能化系统平台，进行跨国回收循环使用，掌握再生托盘的状态管理和回收再处理。从源头上为再循环使用和再回收利用奠定基础。这对于国内托盘发展是值得借鉴和学习，特别是对于智能化系统的开发应用上，目前国内更多还只是停留在硬件设备的安装上，但在软件系统匹配能力上还有所欠缺。

4.结语

目前，我国在消费后塑料的处理上仍然道路艰辛，无论是国内废旧塑料还是国外的“洋垃圾”，主要面对的还是如何进行废旧塑料的来源管理清分的难题。如江苏无锡中科富邦改性工程塑料有限公司在多年从事改性材料解决方案的服务过程中，会经常性遇到客户废旧塑料缺乏管理，导致改性工程实际效果与理论效果大打折扣。废旧原料性能参差不齐，混乱存放对后续的塑料再利用造成很大的难度。而早些年一些塑料洋垃圾尽管其原料物理性能好，但也发生过因缺乏来源管理，引发塑料加工厂误使用了未清洁完全，仍残留油污的油桶原料，而造成加工品在进行高温加工时发生燃烧的现象。

而如今国家对于海外废旧塑料的控制，也是为了避免来源不明的废旧塑料影响居民的健康安全，不得不做出的处理方法。尽管，很多企业十分看好废旧塑料的再生市场，但是，在面对当前废旧塑料的回收管理难的问题上束手无策。而德国的托盘制造商CRAEMER则是借助德国DSD系统下的废旧塑料进行再生托盘的塑料来源管理。DSD（Duales system Deutschland）德国双元回收系统，属于非盈利的专门组织回收包装废弃物的社会组织，生产企业通过废弃物的重量、成份和体积来向该组织进行付费获得包装回收管理服务，并在德国取得有效成果。

我们必须更多的学习和借鉴一些成功的管理经验，降低国家在高速工业化发展过程中的环境影响，塑料的再生利用是可持续化发展不可或缺的一个支柱。