楊世軍，楊學(xué)春，尤浩田

(東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150040)

隨著物流業(yè)的快速發(fā)展，以散裝、人力為基礎(chǔ)的低效率裝卸搬運(yùn)方式已成為提高物流效率的主要瓶頸，其正被以托盤為基礎(chǔ)的機(jī)械裝卸搬運(yùn)方式所取代。托盤包裝的堆垛穩(wěn)定性好，能有效地防止塌垛散跺，適合機(jī)械化的裝卸搬運(yùn)作業(yè)，能提高實(shí)際工作效率3～8倍，也可很大程度上減少流通過程中包裝件發(fā)生碰撞、跌落、傾倒及野蠻裝卸，提高產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)陌踩裕?］。因此，從某種意義而言，一個(gè)國家擁有托盤的總量能反映該國整體物流效率的水平。先進(jìn)發(fā)達(dá)國家的物流托盤化作業(yè)的水平相當(dāng)高，美國80%的商品貿(mào)易由托盤運(yùn)載，歐盟商品貿(mào)易由托盤運(yùn)載的比例超過80%，日本已經(jīng)達(dá)到77%，而我國還不到10%。有資料顯示，美國物流在交通運(yùn)輸上每花6.23美元，只需要在裝卸搬運(yùn)上花1美元;而我國物流在交通運(yùn)輸上每花2.37元，就必須在裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)上花費(fèi)1元，我國的裝卸搬運(yùn)成本是美國的2.6倍［2］。中國作為世界制造業(yè)中心，托盤市場潛力不可低估。

伴隨著需求量的持續(xù)上升，托盤的材質(zhì)呈現(xiàn)多樣化趨勢。常見的有木托盤、塑料托盤、復(fù)合材料托盤、紙板托盤、金屬托盤。木材是最早被用來制作托盤的材料，最早的托盤是木托盤。木托盤因其取材方便、制造維修容易、成本低等優(yōu)點(diǎn)一直占據(jù)著托盤市場的主導(dǎo)地位，但木托盤在制造及使用中存在的問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了其發(fā)展。首先木材中攜帶的森林病蟲害易破壞進(jìn)口國的生態(tài)環(huán)境，因此各國對(duì)進(jìn)口木質(zhì)包裝的檢驗(yàn)檢疫越來越嚴(yán)格，這對(duì)木托盤的使用提出了更高的要求;其次木托盤在使用中易濕漲干縮而變形和開裂，導(dǎo)致其強(qiáng)度降低，尺寸穩(wěn)定性差;再次木材的吸水性、吸濕性較強(qiáng)，因此木托盤在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)因自身含水率高導(dǎo)致貨物被污染霉變，這給托盤的使用者造成不必要的損失，也造成托盤自身的腐朽;最后由于近年我國森林資源的匱乏以及其他材質(zhì)托盤的快速發(fā)展，木托盤的發(fā)展受到了一定的挑戰(zhàn)。因此，認(rèn)清木托盤的現(xiàn)狀和前景，想辦法解決木托盤制造及使用中存在的問題，對(duì)于托盤業(yè)的發(fā)展來至整個(gè)物流業(yè)的發(fā)展意義重大。

2 木托盤的現(xiàn)狀和前景

近10年我國托盤數(shù)量飛速增長，2002年中國物流與采購聯(lián)合會(huì)托盤專業(yè)委員會(huì)進(jìn)行了第一次全國托盤現(xiàn)狀調(diào)研，統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)時(shí)我國各類托盤的總數(shù)量約為5000～7000萬個(gè)，其中木質(zhì)托盤約占90%，塑料托盤約占8%，鋼托盤、木塑托盤及其他材質(zhì)的托盤約占2%［3］。托盤正以不低于2000萬個(gè)/年左右的速度遞增。2008年中國物流與采購聯(lián)合會(huì)托盤專業(yè)委員會(huì)進(jìn)行了第二次全國托盤現(xiàn)狀調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果測算，我國擁有各類托盤總計(jì)1.9～2.2億個(gè)，與2002年第一次調(diào)研結(jié)果相比約增加了3倍，即每年的新托盤需求量為2500萬個(gè)［4］。其中，木托盤所占的比例為86%，比6年前減少了4%，塑料托盤所占的比例為11%，與前六年相比增加了3%。表1是我國2005年、2008年、2010年、2011年各種材質(zhì)托盤在我國托盤市場所占的比重［4－7］。

表1 近年我國不同材質(zhì)托盤在市場中所占的比重變化Tab.1 The proportion changes of different material-based pallets in the market in recent years

通過表1發(fā)現(xiàn)，我國各類材質(zhì)托盤所占的比重發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在木質(zhì)托盤所占比重下降，其它材質(zhì)托盤比重增加，尤其塑料托盤增長較快。這主要是由于我國木材資源短缺，木托盤檢驗(yàn)檢疫要求的提高在某種程度上制約了木托盤的發(fā)展。雖然我國新托盤在以每年約2500萬個(gè)的數(shù)量在增加，但各類材質(zhì)的托盤的增長速度卻不盡相同。表2是2003年到2006年我國新生產(chǎn)托盤的數(shù)量情況［8－11］。

表2 2003年到2006年我國新生產(chǎn)托盤的數(shù)量Tab.2 The number of pallets newly produced from 2003 to 2006 in China

通過表2發(fā)現(xiàn)，新生產(chǎn)托盤的數(shù)量在逐年增加，但新生產(chǎn)木托盤數(shù)量成遞減趨勢，而新生產(chǎn)的塑料托盤、鋼托盤、復(fù)合材料托盤的數(shù)量在增加，尤其新生產(chǎn)塑料托盤增幅明顯。

從我國托盤行業(yè)的發(fā)展情況來看，木托盤的增長速度在降低，其在托盤行業(yè)所占的比重在下降，但是木托盤的絕對(duì)數(shù)量仍然在增加，而且其總體數(shù)量與其它材質(zhì)托盤相比優(yōu)勢依舊明顯。因此在我國未來的托盤市場中木托盤仍然會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位，其他材料的托盤取代木托盤的可能性非常小。

從國際市場來看，美國目前擁有托盤約19～20億個(gè)，其中木質(zhì)托盤占90% ～95%［12］。歐盟約有托盤30億個(gè)，其中木質(zhì)托盤約占80%［13］。日本目前使用的托盤大約7～8億個(gè)托盤，其中木托盤大約70%多，塑料托盤在20%左右，其他材料的托盤不到10%。韓國托盤的使用量大約1億個(gè)，每年新生產(chǎn)的托盤大約有0.3億個(gè)左右。韓國木制托盤為52.9%，塑料托盤45.9%，鋼制托盤1%，紙制托盤0.2%［14］。韓國是世界上塑料托盤使用率最高的國家，但是塑料托盤所占的比例仍然低于木托盤。因此，木托盤在托盤市場中所占的比例會(huì)下降，但未來很長一段時(shí)間木托盤占據(jù)托盤市場主導(dǎo)地位的情況不會(huì)改變。

2 木托盤存在的問題及對(duì)策

2.1 木托盤的加工制造

木托盤的制作需要經(jīng)過托盤類型、規(guī)格選擇，木材選擇準(zhǔn)備，托盤組裝、后期的除害處理和打印標(biāo)識(shí)等環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)大多數(shù)木托盤生產(chǎn)企業(yè)都是按照顧客的貨物尺寸大小來確定托盤的尺寸，很少去考慮托盤的標(biāo)準(zhǔn);企業(yè)的生產(chǎn)人員很少對(duì)托盤的載荷和受力情況進(jìn)行分析，大多數(shù)時(shí)候也是憑借自己的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)制造托盤，很少對(duì)托盤損壞的類型和原因進(jìn)行調(diào)查。有的企業(yè)為了保證托盤的剛度強(qiáng)度，一般采用增加材料用量的方式來提高托盤安全性，這樣對(duì)我國本來就非常匱乏的森林資源造成了極大的浪費(fèi);也有的為了節(jié)約材料并保證托盤的剛度、強(qiáng)度，在托盤設(shè)計(jì)時(shí)先設(shè)計(jì)后進(jìn)行剛度強(qiáng)度測試，這樣雖然托盤的質(zhì)量得到了保證，但是托盤的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)間延長了，而且這樣一個(gè)驗(yàn)證性試驗(yàn)的結(jié)果只能保證設(shè)計(jì)的托盤安全，并不能達(dá)到節(jié)約材料的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一棵成材樹木只能做6個(gè)托盤，并且木質(zhì)托盤的壽命大約為一年左右，可見木托盤對(duì)木材的消耗量十分巨大［8］。因此，合理設(shè)計(jì)木托盤的尺寸規(guī)格，在保證木托盤質(zhì)量性能的前提下節(jié)約木材，將關(guān)系到木托盤的發(fā)展前景。

由于取材方便、成本低，制造工藝簡單，目前國內(nèi)市場上木托盤的尺寸規(guī)格最為混亂。因此中國物流標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)2007修訂的《聯(lián)運(yùn)通用平托盤主要尺寸及公差》設(shè)定了我國托盤尺寸標(biāo)準(zhǔn)，最終選定1200×1000 mm和1100×1100 mm兩種規(guī)格作為我國托盤國家標(biāo)準(zhǔn)，并優(yōu)先推薦使用1200×1000 mm的托盤［15］。因此，在設(shè)計(jì)制作托盤時(shí)，首先應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸及合適的類型，這也是建立聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)托盤高效利用的基礎(chǔ)。強(qiáng)度、剛度、使用壽命、使用性能和成本都是設(shè)計(jì)與選用托盤的主要考慮因素［16］。托盤使用材料的種類和質(zhì)量是影響其力學(xué)性能的一個(gè)主要因素，木托盤的性能和特點(diǎn)，主要取決于所選用的木材，木材是決定木托盤應(yīng)用及價(jià)格的關(guān)鍵因素，不同木材的性能指標(biāo)各不相同，而且有的差別很大［17］。在我國制作托盤的木材種類一般有楊木類、松木類、硬雜木等。楊木材質(zhì)比較疏松，力學(xué)性能差，比較適合制造承重要求不高的托盤;松木文理粗實(shí)，材質(zhì)比較硬，而且價(jià)格比較適中，是制造托盤常用的木材;硬雜木硬度大，承重好，是制造托盤比較好的材種，但是大型材較少。因此，應(yīng)根據(jù)使用條件綜合考慮托盤的性能及成本來選擇合適的材種。材種選擇好以后，需要經(jīng)過剝皮、截?cái)唷⒅撇?、干燥、檢驗(yàn)等工序把原木加工成制作托盤所需要的規(guī)格。常用的干燥方法有人工干燥和天然干燥兩種，人工干燥方法有常規(guī)干燥、高溫干燥、除濕干燥、真空干燥、太陽能干燥、煙氣干燥等。其中常規(guī)干燥在國內(nèi)外的木材干燥工業(yè)中占主要地位，在我國占80%以上［15］。板材處理完成后，把板材組裝成托盤經(jīng)檢驗(yàn)合格后就可投入使用。

2.2 木托盤的檢疫處理

隨著國際物流中木質(zhì)托盤的大量使用，有效防止隨木托盤傳播的有害生物受到了各國的重視。國際植物保護(hù)公約 (International plant protection convention，IPPC)，2002年3月公布了ISPM 15《國際貿(mào)易中木質(zhì)包裝材料管理準(zhǔn)則》，使木質(zhì)包裝檢疫在全世界范圍內(nèi)有了一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)推進(jìn)檢疫處理措施的實(shí)施，有效防止有害生物通過木質(zhì)包裝材料在各國間的蔓延，起到了重要作用［18］。美國、歐盟、加拿大等國家和地區(qū)都已經(jīng)明確提出了木質(zhì)包裝的檢疫處理要求［19］。因此，木托盤檢疫處理關(guān)系到木托盤未來的發(fā)展前景。

目前對(duì)木托盤檢疫處理的方法主要有兩種，一種是化學(xué)藥物熏蒸處理法，另一種是熱處理。雖然藥物熏蒸處理法技術(shù)成熟，但不同藥物種類及濃度和處理時(shí)間對(duì)有害生物的殺滅效果不盡相同，也發(fā)現(xiàn)了在很多的藥物熏蒸處理沒達(dá)到100%殺滅害蟲的效果。而且用溴甲烷進(jìn)行熏蒸處理時(shí)操作危險(xiǎn)大，而且容易破壞臭氧層，也容易產(chǎn)生藥物殘留。2010年8月開始，歐盟已禁止溴甲烷熏蒸的木質(zhì)包裝入境，而熱處理比熏蒸處理費(fèi)用更低，更安全、不污染環(huán)境，無殘留，對(duì)操作人員也沒有危險(xiǎn)［20］，因此國際上更廣泛接受經(jīng)熱處理的木質(zhì)包裝。

雖然熱處理有很多優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)木材的物理性能影響很大。李堅(jiān)等人發(fā)現(xiàn)熱處理后的木材尺寸穩(wěn)定性良好，生物耐久性提高，但是密度會(huì)降低，強(qiáng)度會(huì)下降［21］。Navi等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱處理后木材的機(jī)械強(qiáng)度及耐久性提高很多，吸水性降低［22］。Repellin經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱處理后的山毛櫸 (Fagus longipetiolata)木材濕脹性減少［23］。Kamdem等研究發(fā)現(xiàn)熱處理木材的耐久性提高，機(jī)械強(qiáng)度有所降低［24］。Francis發(fā)現(xiàn)木材經(jīng)濕熱處理不僅能提高其尺寸穩(wěn)定性，而且還減緩了菌絲在木材中的生長速度，因此降低了木材受菌類破壞的速度［25］。Schwanninge研究發(fā)現(xiàn)，熱處理會(huì)導(dǎo)致木材脆性增強(qiáng)，抗拉和抗彎強(qiáng)度下降［26］。所以經(jīng)熱處理后木托盤的尺寸穩(wěn)定性會(huì)增強(qiáng)，吸水性會(huì)降低，生物耐久性會(huì)提高，能有效減少有害物種隨木托盤在國際間傳播而破壞別國生態(tài)環(huán)境，也能減少木托盤對(duì)被包裝物的污染變質(zhì)及托盤自身的腐朽，延長木托盤的壽命，但熱處理也會(huì)降低木材強(qiáng)度，進(jìn)而影響木托盤的力學(xué)性能。因此減少熱處理對(duì)于木托盤力學(xué)強(qiáng)度的影響，針對(duì)不同材種確定合適的熱處理溫度和時(shí)間條件非常重要。

3.3 木托盤維修及回收利用

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國木托盤的使用壽命一般是5 a，分析木托盤損害的原因并尋找維修的方法，提高托盤的使用壽命并對(duì)報(bào)廢托盤加以回收利用，對(duì)于木托盤的長遠(yuǎn)發(fā)展意義重大。北京科技大學(xué)唐英、李恒正等對(duì)我國托盤損壞及維修現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果見表 3［27］。

表3 我國木托盤損壞類型統(tǒng)計(jì)及維修方法對(duì)比Tab.3 The damage statistics and repair methods of wooden pallets

從表3可以看出，我國木托盤損壞的類型主要是鋪板損害，達(dá)到了59%，與釘子相關(guān)破壞類型占30%。因此，在托盤制作時(shí)應(yīng)當(dāng)充分設(shè)計(jì)好鋪板的長、寬、厚，以減少鋪板的損壞，另外要選擇合適型號(hào)的釘子，以減少鋪板開裂及釘子問題。而在托盤出現(xiàn)損壞后，我國對(duì)于木托盤的維修處理方式與ISO18613中規(guī)定的維修方式基本相同。當(dāng)木托盤無法徹底報(bào)廢，要對(duì)報(bào)廢后木材加以回收循環(huán)利用?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些企業(yè)涉足到這一行業(yè)，利用廢棄的托盤等為原料，制造各種木制品。有一些國家很重視包裝材料的回收利用，在1990年時(shí)，加拿大就通過了相關(guān)法規(guī)，明確要減少包裝材料的用量和廢棄物的回收循環(huán)利用，此后荷蘭、德國、日本及法國也宣布了類似的法規(guī)［28］。我國在這方面的法規(guī)還不健全，托盤材料的回收難度依然很大，因此要盡快完善木托盤回收利用體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)報(bào)廢木托盤的回收利用。

4 結(jié)束語

我國木托盤發(fā)展?jié)摿薮?，在未來很長一段時(shí)間仍將占據(jù)托盤市場主導(dǎo)地位的情況不會(huì)改變;木托盤制造企業(yè)需要合理設(shè)計(jì)托盤的尺寸并改進(jìn)制造工藝，減少木材浪費(fèi)并節(jié)約成本;熱處理將是未來木托盤檢疫處理的主要方法，針對(duì)不同材種尋找合理的熱處理的溫度和時(shí)間條件非常重要;加強(qiáng)廢棄木托盤的回收利用，必將實(shí)現(xiàn)木托盤的可持續(xù)發(fā)展。

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