劉小平，趙吉敏，周 屹

(1.軍事科學院系統(tǒng)工程研究院后勤科學與技術研究所，北京100071；2.海軍后勤部軍港處，北京100071)

0 前言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭節(jié)奏快、強度高，物資器材的消耗量巨大。同時戰(zhàn)場環(huán)境、保障環(huán)境更加惡劣，對物資器材的包裝提出了更高的要求。軍用包裝除了應滿足防水、防潮、防老化等傳統(tǒng)的防護要求之外，還要滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭復雜電磁環(huán)境對物資器材的防護要求，同時應具備高強度、高耐磨等優(yōu)良的機械物理性能。高分子材料薄膜或復合膜，因其具有比重小、強度高、氣密性好、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于裝備整機、維修器材、電子設備、食品、藥品等軍用產(chǎn)品的防護包裝。

1 軍品使用特點及包裝要求

軍品是人們相對“民品”的一種稱謂。包括武器裝備、后勤物資、維修器材，如飛機、坦克、導彈、彈藥、被裝、藥品、各種維修備件等。

就民品包裝而言，國家標準GB/T 4122《包裝術語》給出了定義，是指為在流通過程中保護產(chǎn)品，方便儲運，促進銷售，按一定技術方法而采用的容器、材料及輔助物等的總體名稱。也指為了達到上述目的而采用的容器、材料和輔助物的過程中施加一定技術方法等的操作活動[1]。強調(diào)了包裝具有的3個方面的重要功能：保護商品、方便物流(儲存運輸)和促進銷售。

關于軍品包裝，到目前為止我軍還沒有正式或準確的定義。美國國防部標準MIL-STD-2073-1E《軍用包裝標準程序》(Standard Practice for Military Packaging)對軍用包裝做了如下定義。是指為確保軍品在運輸和儲存過程中質(zhì)量性能不下降，而采取的防護及外包裝(military preservation and packing)等措施[2]。同時，該標準對防護包裝和外包裝給出了進一步的定義：防護包裝是指通過運用一定的技術方法或材料，在運輸、裝卸、搬運、任意環(huán)境條件下儲存和分發(fā)過程中，對產(chǎn)品進行保護；外包裝是指通過運用外部的保護措施或裝置，確保經(jīng)過包裝防護的產(chǎn)品的完整性。強調(diào)通過采用一系列的防護技術和方法，包裝應能夠?qū)χ苯颖┞对跇O端氣候環(huán)境、地理環(huán)境、運輸環(huán)境和戰(zhàn)場環(huán)境條件下的軍用物資器材提供有效的保護。圖1所示為車輛、直升機和部分維修器材包裝實物圖。

圖1 裝備、器材封存包裝實物Fig.1 Preservation package of equipment and spare parts

正常流通的民用產(chǎn)品儲存運輸環(huán)境較好，儲存期一般不會超過3個月，包裝的作用更多強調(diào)的是運輸過程對產(chǎn)品的保護和便于銷售，也即運輸包裝和銷售包裝，對防護內(nèi)包裝的要求通常較低。和民品相比，軍品具有如下特點：一是品種多、構(gòu)成復雜。涉及整裝、整機、彈藥、維修器材和其他通用物資，其中維修器材包括：金屬制品、非金屬制品，電子產(chǎn)品、光學儀器、各種織物、皮革制品等。二是流通環(huán)節(jié)多。涉及汽車、火車、飛機、輪船等各種運輸工具的多式聯(lián)運；工廠、基地、倉庫、部隊等多級分發(fā)轉(zhuǎn)運。三是流通時間長。從供應商到最終用戶(通常指任務部隊)手中的時間少則數(shù)月，多則數(shù)年或數(shù)十年。四是補給方式多樣。既有集中補給，也有零散補給；既有陸地補給，也有空中或海上補給。五是使用環(huán)境惡劣。軍品在保障過程中會面臨惡劣的氣候環(huán)境、簡陋的儲存環(huán)境和復雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境等綜合因素的影響。凡此種種，決定了軍品對防護包裝的要求更高，以確保在任何環(huán)境條件下軍品技術狀態(tài)完好、質(zhì)量性能不下降。

2 軍品質(zhì)量性能影響因素及防護包裝措施

在自然條件和未加包裝防護的情況下，軍用物資器材在儲存、保障過程中不可避免地受環(huán)境影響，引起彈藥受潮失效；金屬(合金)器材銹蝕；橡膠和塑料制品老化；帆布、皮革制品生霉；光學儀器或器材生霉和生霧；電子元器件(產(chǎn)品)短路、斷路、參數(shù)漂移等現(xiàn)象或情況的出現(xiàn)。其結(jié)果，一方面造成裝備物資性能下降或損壞，影響了作戰(zhàn)效能發(fā)揮的正常發(fā)揮，有時會導致延誤戰(zhàn)機的嚴重后果；另一方面，造成巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)有關資料，由于腐蝕造成的損失，我國約2 800億元/年，美國約為2 000億美元/年，德國為500億馬克/年。軍用裝備物資因腐蝕造成的損失也是巨大的，美國陸軍僅戰(zhàn)術車輛一項每年損失即為320～480億美元。

導致物資器材腐蝕或損壞的主要環(huán)境因素有：溫度、濕度、陽光、鹽霧、氧氣、生物和微生物、大氣污染物、電磁輻射等。在一定的環(huán)境條件下，高溫會加速物資器材失效或損壞。在溫度一定的情況下，環(huán)境濕度高，會致使金屬制品腐蝕生銹、非金屬制品霉變、橡膠制品老化變質(zhì)、光學儀器玻璃表面結(jié)露長霉、微電子及電子元器件漏電、短路或斷路。鹽霧會加速金屬器材的化學與電化學反應使其產(chǎn)生腐蝕，也會破壞橡膠制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使其黏彈性下降。在有氧氣的參與下，金屬制品會發(fā)生銹蝕，塑料制品、橡膠制品會發(fā)生光氧、熱氧老化。大氣污染物如硫化物、一氧化碳、碳氫化合物和顆粒物等會加速金屬器材、電子元器件、橡膠制品的損壞。靜電、電磁輻射會造成信息化裝備、電子設備、儀器、元器件等功能喪失。

鑒于此，應針對各類物資器材在自然或非自然條件下產(chǎn)生腐化變質(zhì)、失效、損壞的機理或成因，采取對應的包裝防護措施進行主動防護，以確保軍用裝備物資在各種環(huán)境條件下的質(zhì)量可靠性和良好的技術狀態(tài)。圖2所示為采用氣相防銹阻隔膜包裝的維修器材。

圖2 氣相防銹阻隔膜包裝實物Fig.2 Preservation package using VCI sheet

研究表明，在溫度一定的情況下，對軍用物資器材性能質(zhì)量影響最大、最為普遍的兩個環(huán)境因素是環(huán)境濕度和氧氣。耐銹蝕性最差的鑄鐵與碳鋼的銹蝕臨界相對濕度為60 %～65 %；絕大多數(shù)霉菌在相對濕度60 %以下時，會因缺少所需的水分而不能發(fā)育成長。因此，如果把包裝容器內(nèi)的相對濕度控制在60 %以下，就能夠抑制或解決裝備物資的腐蝕、老化和蟲、霉菌生長等問題。氧氣是參與金屬腐蝕、非金屬老化和蟲害、霉菌生長的必要條件，實驗表明，在沒有氧氣參與的情況下，金屬器材不會生銹；橡膠制品也不會出現(xiàn)光氧、熱氧導致的老化變質(zhì)。當包裝容器中氧濃度低于1 %時，可有效抑制嗜氧微生物、霉菌等的繁殖與生長，氧濃度低于0.5 %時，嗜氧微生物、霉菌等的繁殖生長會停止，光學儀器、棉麻制品、皮制品就不會因為微生物、霉菌等造成損壞?？梢?，只要抓住濕度和氧氣這兩個關鍵因素加以有效控制，就可以解決裝備物資儲存、保障過程中防潮、防霉、防霧、防銹、防蟲、防老化等絕大部分問題。

對于信息化裝備及電子元器件類物資，除了控制儲存環(huán)境濕度和氧濃度，防止金屬部分的氧化、銹蝕現(xiàn)象之外，還應采取防靜電、防電磁的包裝防護措施，防止此類產(chǎn)品在儲存、保障過程中受靜電、雷電、電磁輻射影響造成損壞。環(huán)境太干燥時易產(chǎn)生靜電，因此封存包裝環(huán)境的相對濕度應保持在30 %～60 %范圍內(nèi)。以滿足防潮、防止靜電的要求。包裝袋內(nèi)相對濕度、氧濃度控制原理如圖3所示。

圖3 包裝袋相對濕度、氧濃度控制原理Fig.3 Principal of package anticorrosion

因此，為了滿足各類軍用物資器材的防護要求，通常采用控濕、除氧的技術措施，在包裝容器內(nèi)形成適合物資器材長期儲存的“微環(huán)境”來達到包裝防護的目的。對于大型裝備物資，采取“阻隔+除濕+除氧+氣相防銹+吸附+指示”的技術，以單裝為防護單元，通過控制封套內(nèi) “微環(huán)境”，在庫內(nèi)或露天環(huán)境下進行封套封裝，消除濕度、鹽霧、腐蝕氣體等多種誘發(fā)因素對物資器材質(zhì)量性能造成的損害，解決大尺寸、多材質(zhì)、結(jié)構(gòu)復雜的裝備物資封存的技術難題。包裝“微環(huán)境”控制技術實現(xiàn)如圖4。

圖4 包裝“微環(huán)境”控制技術實現(xiàn)Fig.4 Principal of packaging container “micro environment” control

3 高分子材料在軍品包裝上的應用現(xiàn)狀

利用高分子材料或高分子復合材料良好的阻隔性能，將包裝物與外部環(huán)境進行有效的隔絕，防止外部環(huán)境中的濕氣以及其他有害成份對包裝封存物進行侵蝕，是軍用物資器材進行包裝防護的主要技術手段。

20世紀30年代，由美國陶氏(DOW)化學研制成功的高分子材料聚偏二氯乙烯(PVDC)，首次應用在了太平洋戰(zhàn)爭中。解決了“高溫、高濕、高鹽”環(huán)境條件下，美軍食品防腐、保鮮，維修器材防銹、彈藥防潮的問題。同樣，在二次世界大戰(zhàn)后期產(chǎn)生的氣相防銹包裝技術，也首先應用在軍用維修器材的防銹方面，氣相防銹主要載體之一即為高分子材料——聚乙烯膜(PE)。隨著化工工業(yè)、塑料工業(yè)技術的發(fā)展與進步，高分子薄膜及其復合薄膜作為防護包裝材料在軍品包裝領域得到了廣泛應用。

針對軍用物資器材防護包裝的特殊需求，為了規(guī)范軍用包裝材料性能，確保包裝質(zhì)量，美國國防部先后頒布了多項高阻隔包裝材料和氣相防銹包裝材料軍用標準。主要有：MIL-PRF-121《可熱封柔性耐油防水包裝材料》、MIL-PRF-131《可熱封柔性耐油防潮包裝材料》、MIL-PRF-81705《可熱封柔性防靜電電磁屏蔽包裝材料》、MIL-PRF-22191《可熱封柔性透明防潮包裝材料》、MIL-PRF-22019《可熱封柔性透明氣相防銹材料》、MIL-PRF-3420《柔性不透明氣相防銹材料》。標準規(guī)定了以紙、塑、布做為基材的3種規(guī)格的包裝材料。同時規(guī)定了熱合強度、戳穿強度、拉伸強度、撕裂強度等多項機械物理性能要求，防靜電、電磁屏蔽功能要求和耐油、透水、透氣率等阻隔性能指標。規(guī)定的所有阻隔材料透濕指標均小于0.31 g/m2·d。我軍于20世紀九十年代中期等效采用MIL-PRF-131和MIL-PRF-81705，分別制定了國家軍用標準GJB 2494《可熱封柔性耐油防潮阻隔材料通用規(guī)范》和GJB 2605《可熱封柔性防靜電阻隔材料規(guī)范》。

根據(jù)標準要求，目前軍用物資器材封存包裝用材料主要包括：高分子薄膜、高分子/高分子復合薄膜、高分子/金屬復合薄膜等類別。主要品種有：

(1)聚乙烯薄膜(改性)。聚乙烯薄膜具有較好的耐寒性能，較低的透濕率，加工成型性能優(yōu)良，成本低等特點。但由于其強度較低，耐熱性、耐油性差，耐老化性能不足，一般不單獨用于物資器材的封存包裝，而多與其他材料進行復合或改性處理后使用。

(2)聚氯乙烯薄膜(改性)。聚氯乙烯、改性聚氯乙烯薄膜有良好空氣、濕氣阻隔性，同時具有優(yōu)良的機械強度及耐磨性、耐壓性、抗老化性、印刷性、耐化學藥品性，其缺點是熱穩(wěn)定性、耐光性、耐寒性較差。一般不單獨用于物資器材的封存包裝，而多與其他材料進行復合后作為戶外裝備封存用封套材料使用。

(3)復合型熱縮性薄膜。采用多層共擠技術將改性聚烯烴防護層、高分子(PVDC、EVOH)阻隔層、功能層進行復合，制備成具有良好機械物理性能、高阻隔性能、防霉、耐鹽霧等性能的包裝材料。

(4)聚氯乙烯/塑布。為了改善PVC的缺點，拓寬其使用面，按照標準規(guī)定的性能要求研制了PVC/塑布層復合材料，以滿足軍用物資器材的封存包裝使用要求。典型產(chǎn)品有：PVDC涂布PVC/PET織物/ PVDC涂布PVC、PVC/滌綸網(wǎng)布/PVC、PVC/滌綸/尼龍網(wǎng)布、PE/編織PP/PE等，這些產(chǎn)品的透濕率能達到1.0 g/m2·d以下的量級。

(5)鋁塑料復合材料。鋁箔有良好的防潮性、遮光性，缺點是耐折性差、有針孔，易起皺、易分層。鋁塑復合材料的品種很多，目前軍用物資器材防護包裝大量使用的材料有：PE/AL/PE、尼龍迷彩布/PET/AL/NY/TPU/聚氨酯抗靜電劑、PVC夾網(wǎng)布/PET/AL/NY/TPU/聚氨酯抗靜電劑等，這些產(chǎn)品強度高、耐候性好、阻隔性能優(yōu)，有些產(chǎn)品同時具有偽裝、抗靜電、電磁屏蔽等功能，滿足了在復雜氣候和戰(zhàn)場環(huán)境條件下軍品防護包裝的要求。

(6)橡膠布。使用較多的有丁基橡膠布、氯丁橡膠布和氯丁橡膠/滌綸布/丁基橡膠復合布。這些材料柔軟，具有良好的耐候性好，耐臭氧老化性，作為封存材料在大型裝備封存方面應用廣泛。

(7)氣相防銹薄膜。是一種經(jīng)氣相防銹處理的高分子材料。氣相防銹技術發(fā)明以來，由于其良好的金屬防腐蝕性能和防護包裝對象啟封即可使用的特點，迅速在軍械裝備及金屬零部件的防銹包裝得到了應用，基本取代了傳統(tǒng)的油脂防銹的方法。

實踐表明，滿足軍用包裝標準要求的高分子材料、高分復合材料在軍用物資器材包裝的應用，其作用意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是可以解決軍用物資器材氣候、地理和戰(zhàn)場環(huán)境適應性差的問題，滿足“防潮、防銹、防霉菌、防老化、防靜電、防電磁、偽裝”等防護功能要求，降低儲存環(huán)境條件的要求。二是可以延長包裝封存期，普遍可達10以上，減少儲存期內(nèi)裝備物資的維護保養(yǎng)次數(shù)，降低儲存成本。三是確保軍用物資器材在任何條件下搬運、裝卸、運輸、儲存、分發(fā)保障過程，質(zhì)量性能不下降、技術狀態(tài)良好。圖5為2002年采購物資，應用高分子復合包裝材料封存，2018年6月啟封后的實物照片。

圖5 高分子復合包裝材料封存效果Fig.5 Effect demonstration using polymer material for packaging

4 結(jié)語

未來戰(zhàn)爭，智能化武器、動能武器等將大量應用于戰(zhàn)場，軍用物資器材保障面臨的戰(zhàn)場環(huán)境、氣候環(huán)境、地理環(huán)境、運輸環(huán)境將更加復雜，對防護包裝材料的性能要求更高。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是高性能包裝阻隔膜，透濕率應能達到小于0.3 g/m2·d；二是戶外大型裝備封存包裝膜，應具有防紫外、耐老化功能，且阻隔性高、機械物理性能好；三是功能性包裝膜，如防靜電膜、電磁屏蔽膜、偽裝膜等。充分發(fā)揮高分子材料優(yōu)異的合成與加工性能，研究開發(fā)具有滿足上述功能性能要求的防護包裝材料，更好的滿足各類軍用物資器材包裝需求。