楊世軍，楊學春，尤浩田

(東北林業(yè)大學工程技術(shù)學院，哈爾濱150040)

隨著物流業(yè)的快速發(fā)展，以散裝、人力為基礎的低效率裝卸搬運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的機械裝卸搬運方式所取代。托盤包裝的堆垛穩(wěn)定性好，能有效地防止塌垛散跺，適合機械化的裝卸搬運作業(yè)，能提高實際工作效率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)品運輸?shù)陌踩裕?］。因此，從某種意義而言，一個國家擁有托盤的總量能反映該國整體物流效率的水平。先進發(fā)達國家的物流托盤化作業(yè)的水平相當高，美國80%的商品貿(mào)易由托盤運載，歐盟商品貿(mào)易由托盤運載的比例超過80%，日本已經(jīng)達到77%，而我國還不到10%。有資料顯示，美國物流在交通運輸上每花6.23美元，只需要在裝卸搬運上花1美元;而我國物流在交通運輸上每花2.37元，就必須在裝卸搬運環(huán)節(jié)上花費1元，我國的裝卸搬運成本是美國的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)點一直占據(jù)著托盤市場的主導地位，但木托盤在制造及使用中存在的問題已經(jīng)嚴重影響了其發(fā)展。首先木材中攜帶的森林病蟲害易破壞進口國的生態(tài)環(huán)境，因此各國對進口木質(zhì)包裝的檢驗檢疫越來越嚴格，這對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，導致其強度降低，尺寸穩(wěn)定性差;再次木材的吸水性、吸濕性較強，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，對于托盤業(yè)的發(fā)展來至整個物流業(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)合會托盤專業(yè)委員會進行了第一次全國托盤現(xiàn)狀調(diào)研，統(tǒng)計表明，當時我國各類托盤的總數(shù)量約為5000～7000萬個，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/年左右的速度遞增。2008年中國物流與采購聯(lián)合會托盤專業(yè)委員會進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1.9～2.2億個，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［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占據(jù)主導地位，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，其中木質(zhì)托盤占90% ～95%［12］。歐盟約有托盤30億個，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，每年新生產(chǎn)的托盤大約有0.3億個左右。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下降，但未來很長一段時間木托盤占據(jù)托盤市場主導地位的情況不會改變。

2 木托盤存在的問題及對策

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，木材選擇準備，托盤組裝、后期的除害處理和打印標識等環(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準;企業(yè)的生產(chǎn)人員很少對托盤的載荷和受力情況進行分析，大多數(shù)時候也是憑借自己的經(jīng)驗來設計制造托盤，很少對托盤損壞的類型和原因進行調(diào)查。有的企業(yè)為了保證托盤的剛度強度，一般采用增加材料用量的方式來提高托盤安全性，這樣對我國本來就非常匱乏的森林資源造成了極大的浪費;也有的為了節(jié)約材料并保證托盤的剛度、強度，在托盤設計時先設計后進行剛度強度測試，這樣雖然托盤的質(zhì)量得到了保證，但是托盤的設計和生產(chǎn)時間延長了，而且這樣一個驗證性試驗的結(jié)果只能保證設計的托盤安全，并不能達到節(jié)約材料的目的。據(jù)統(tǒng)計，一棵成材樹木只能做6個托盤，并且木質(zhì)托盤的壽命大約為一年左右，可見木托盤對木材的消耗量十分巨大［8］。因此，合理設計木托盤的尺寸規(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。因此中國物流標準化委員會2007修訂的《聯(lián)運通用平托盤主要尺寸及公差》設定了我國托盤尺寸標準，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準，并優(yōu)先推薦使用1200×1000 mm的托盤［15］。因此，在設計制作托盤時，首先應盡量選用標準尺寸及合適的類型，這也是建立聯(lián)運系統(tǒng)，實現(xiàn)托盤高效利用的基礎。強度、剛度、使用壽命、使用性能和成本都是設計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)量是影響其力學性能的一個主要因素，木托盤的性能和特點，主要取決于所選用的木材，木材是決定木托盤應用及價格的關(guān)鍵因素，不同木材的性能指標各不相同，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，力學性能差，比較適合制造承重要求不高的托盤;松木文理粗實，材質(zhì)比較硬，而且價格比較適中，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、截斷、制材、干燥、檢驗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)包裝材料管理準則》，使木質(zhì)包裝檢疫在全世界范圍內(nèi)有了一個統(tǒng)一的標準，對推進檢疫處理措施的實施，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。

目前對木托盤檢疫處理的方法主要有兩種，一種是化學藥物熏蒸處理法，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間對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到100%殺滅害蟲的效果。而且用溴甲烷進行熏蒸處理時操作危險大，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用更低，更安全、不污染環(huán)境，無殘留，對操作人員也沒有危險［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，但其對木材的物理性能影響很大。李堅等人發(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，但是密度會降低，強度會下降［21］。Navi等人通過實驗發(fā)現(xiàn)熱處理后木材的機械強度及耐久性提高很多，吸水性降低［22］。Repellin經(jīng)過實驗發(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，機械強度有所降低［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)，熱處理會導致木材脆性增強，抗拉和抗彎強度下降［26］。所以經(jīng)熱處理后木托盤的尺寸穩(wěn)定性會增強，吸水性會降低，生物耐久性會提高，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，但熱處理也會降低木材強度，進而影響木托盤的力學性能。因此減少熱處理對于木托盤力學強度的影響，針對不同材種確定合適的熱處理溫度和時間條件非常重要。

3.3 木托盤維修及回收利用

據(jù)統(tǒng)計，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報廢托盤加以回收利用，對于木托盤的長遠發(fā)展意義重大。北京科技大學唐英、李恒正等對我國托盤損壞及維修現(xiàn)狀進行了調(diào)研，結(jié)果見表 3［27］。

表3 我國木托盤損壞類型統(tǒng)計及維修方法對比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，達到了59%，與釘子相關(guān)破壞類型占30%。因此，在托盤制作時應當充分設計好鋪板的長、寬、厚，以減少鋪板的損壞，另外要選擇合適型號的釘子，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。當木托盤無法徹底報廢，要對報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，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，實現(xiàn)報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?，在未來很長一段時間仍將占據(jù)托盤市場主導地位的情況不會改變;木托盤制造企業(yè)需要合理設計托盤的尺寸并改進制造工藝，減少木材浪費并節(jié)約成本;熱處理將是未來木托盤檢疫處理的主要方法，針對不同材種尋找合理的熱處理的溫度和時間條件非常重要;加強廢棄木托盤的回收利用，必將實現(xiàn)木托盤的可持續(xù)發(fā)展。

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