新型航天全塑包裝箱的應(yīng)用研究

廖承生1 趙雪梅2 武致軍

（1. 深圳市航天遠(yuǎn)東實業(yè)有限公司，深圳 518029；2. 北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076；3. 首都航天機(jī)械公司，北京 100076）

新型航天全塑包裝箱的應(yīng)用研究

廖承生1 趙雪梅2 武致軍3

（1. 深圳市航天遠(yuǎn)東實業(yè)有限公司，深圳 518029；2. 北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076；3. 首都航天機(jī)械公司，北京 100076）

對目前航天各型號電子產(chǎn)品在貯存和運(yùn)輸過程中普遍使用的包裝箱現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了航天及軍方對產(chǎn)品包裝箱需求的新特點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)包裝箱的不足，以及新型航天全塑包裝箱所具有的優(yōu)點(diǎn)。實踐結(jié)果表明，新型航天全塑包裝箱具有抗沖擊性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、密封性能優(yōu)良等特性，在方便航天產(chǎn)品化管理、提升航天企業(yè)形象、提高產(chǎn)品防護(hù)能力等方面效果顯著。

航天電子產(chǎn)品包裝，貯存和運(yùn)輸，全塑包裝箱

目前，航天各型號電子產(chǎn)品在貯存和運(yùn)輸過程中所用的包裝箱通常是由各有關(guān)單位自行設(shè)計配套的，包裝形式眾多，種類復(fù)雜。其材質(zhì)、尺寸規(guī)格、顏色、外觀標(biāo)識、質(zhì)量水平等均不一致，基本上靠人工識別進(jìn)行管理，智能化管理水平較低，在使用和管理過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題。隨著我國航天事業(yè)的快速發(fā)展，以及我國新軍事變革和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型不斷深入，航天運(yùn)載型號和武器型號產(chǎn)品裝備建設(shè)正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、集裝化、機(jī)動化、信息化的方向迅速發(fā)展。航天電子產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)都要經(jīng)歷貯存和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，面對溫度、濕度、鹽霧、振動等特殊環(huán)境，而包裝箱作為航天型號產(chǎn)品的重要組成部分，直接影響著各電子產(chǎn)品系統(tǒng)效能的正常發(fā)揮，傳統(tǒng)包裝箱的性能已難以滿足現(xiàn)實需求，其防護(hù)能力亟待提高。該新型航天全塑包裝箱正是順應(yīng)需求，與航天發(fā)射、武裝作戰(zhàn)等保障裝備同步發(fā)展的必然結(jié)果。

1 航天電子產(chǎn)品包裝箱現(xiàn)狀

長期以來，航天電子產(chǎn)品的研制生產(chǎn)存在著“重產(chǎn)品、輕包裝”的思想，產(chǎn)品包裝研究起步晚、投入少，產(chǎn)品的收儲存放主要以木質(zhì)和金屬制包裝箱為主，盡管出現(xiàn)了布藝、鋁塑板、玻璃鋼等新型包裝箱，但由于材料和工藝等方面的限制，產(chǎn)品包裝箱無論是裝卸、運(yùn)輸，還是在倉儲管理及發(fā)射場地的使用，都存在明顯的不足和缺陷。

1.1 木質(zhì)包裝箱

在我國，木質(zhì)包裝箱是使用時間最長、應(yīng)用范圍最廣的包裝箱之一。其密封性能較差，不防雨、不防潮，長期貯存容易受潮產(chǎn)生霉變；抗沖擊性能差；不耐蟲蛀鼠咬；出材率低，材料成本高，加工工藝復(fù)雜。此外，目前，我國為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)格限制森林資源的采伐，使用木質(zhì)包裝箱不符合國家產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)政策要求。

1.2 金屬制包裝箱

金屬制包裝箱一般采用鋼板或鋁合金板加工而成。其質(zhì)量重，密封性能和基材防腐蝕性能差，不耐酸堿鹽腐蝕，遇強(qiáng)撞擊后容易產(chǎn)生永久變形，嚴(yán)重時甚至?xí)绊懴潴w開合。此外，在高溫或低溫環(huán)境下，金屬制包裝箱的箱體會出現(xiàn)過冷或過熱現(xiàn)象，不易操作。

1.3 玻璃鋼包裝箱

玻璃鋼材質(zhì)本身防腐蝕性能良好，但韌性較差，在受到強(qiáng)烈撞擊時易碎；其剛性受加工工藝的影響較大，易變形，制造工藝方面難以保證密封性能；其耐環(huán)境適應(yīng)性能較低，紫外線、風(fēng)沙雨雪、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等均可導(dǎo)致性能下降；其質(zhì)量重，使用壽命短，性價比較低。

1.4 布藝包裝箱

布藝包裝箱外型美觀，但防水性、密封性、抗沖擊性、剛性、耐腐蝕性等性能較差，尤其是不抗劃傷，僅適用于臨時性、輕型物品的包裝。

1.5 鋁塑板包裝箱

鋁塑板包裝箱采用塑料板材或木材外包鋁合金薄板，結(jié)合了木質(zhì)和金屬制包裝箱的優(yōu)點(diǎn)。其綜合性能有了很大提升，但密封性能、抗沖擊性能、防潮性能、防腐蝕性能等性能仍然無法規(guī)避木質(zhì)和金屬制包裝箱的缺點(diǎn)。

2 航天電子產(chǎn)品包裝箱需求的新特征

當(dāng)前，我國航天事業(yè)的發(fā)展取得了舉世矚目的成就，已成為國內(nèi)尖端科技的領(lǐng)軍產(chǎn)業(yè)，國際影響力也大幅提升。隨著電子信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，航天產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品智能化管理的愿望越來越強(qiáng)烈，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的到來對航天產(chǎn)品包裝箱提出了新的更高的要求。隨著各種高技術(shù)裝備的出現(xiàn)及戰(zhàn)場環(huán)境的日益惡化，現(xiàn)代武器裝備對軍品包裝的要求也越來越高，軍品包裝必須向高性能、多功能化方向發(fā)展[1]。標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)能力，以及良好的機(jī)動性和戰(zhàn)備物資長期貯存性能等成為新型航天產(chǎn)品包裝箱的基本要求。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化

包裝箱作為航天型號產(chǎn)品的配套保障性物資，目前，由于沒有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，配套廠家“各行其是”，規(guī)格和尺寸眾多，結(jié)構(gòu)和材質(zhì)各有不同，導(dǎo)致型號產(chǎn)品交付時，包裝物散亂，不利于管理。在這種情況下，對航天產(chǎn)品包裝箱進(jìn)行統(tǒng)一和規(guī)范就顯得尤其重要。包裝箱的標(biāo)準(zhǔn)化是提升企業(yè)管理水平和企業(yè)形象的基礎(chǔ)性工作。

2.2 信息化

在包裝箱標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，通過植入射頻識別（RFID）技術(shù)等手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集信息化。包裝箱的信息化不僅是航天產(chǎn)業(yè)本身提升管理水平和實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)管理的需要，也是軍方等用戶實施智能倉儲、適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要。

2.3 良好的環(huán)境適應(yīng)性

目前，現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和航天發(fā)射場地的跨區(qū)域執(zhí)行任務(wù)能力要求越來越高，環(huán)境條件也更加復(fù)雜。要保證航天電子產(chǎn)品包裝箱內(nèi)裝物性能的有效發(fā)揮，就要求包裝箱具備良好的復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力，包括防雨、防潮性能，抗酸堿鹽腐蝕性能，以及高低溫長期適應(yīng)性能等。

2.4 高可靠性和安全性

無論是在出廠轉(zhuǎn)運(yùn)和戰(zhàn)時機(jī)動等運(yùn)輸過程中，還是在航天發(fā)射基地貯存或戰(zhàn)備物資長期貯存等貯存過程中，航天電子產(chǎn)品包裝箱在全儲運(yùn)鏈上的每個環(huán)節(jié)都將承受沖擊、碰撞、振動、擠壓等情況，要確保內(nèi)裝物的安全和有效，包裝箱必須能經(jīng)受住正常和偶發(fā)的力學(xué)考驗。

2.5 移動便捷性

快速有效反應(yīng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)之一，因此，新型航天電子產(chǎn)品包裝箱應(yīng)具有航天產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)和戰(zhàn)備物資戰(zhàn)時移動機(jī)動靈活的便利性。

2.6 良好的環(huán)境保護(hù)特性

愛護(hù)環(huán)境資源是人類生存和良性發(fā)展的保障，這不僅要求航天電子產(chǎn)品包裝箱的材質(zhì)環(huán)?？苫厥绽?，而且其本身也要具備可重復(fù)使用的特點(diǎn)，以便提高使用效率，延長使用壽命。

3 新型航天全塑包裝箱的優(yōu)勢

從世界各國軍品包裝箱的使用情況來看，美國在軍用包裝方面處于世界領(lǐng)先地位[2]，歐洲等發(fā)達(dá)國家緊隨其后。全塑包裝箱現(xiàn)已成為專業(yè)市場的主流產(chǎn)品，并得到了用戶尤其是軍方的認(rèn)可。因此，如何在專業(yè)市場上已有較為成熟產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，適應(yīng)我國航天及軍隊現(xiàn)實需求的新特點(diǎn)，研制新型航天產(chǎn)品包裝箱，更好地適應(yīng)航天事業(yè)的發(fā)展及新軍事管理的需求，顯得尤其重要。

為了更好地滿足航天產(chǎn)品對各種復(fù)雜環(huán)境的防護(hù)需求，在對航天產(chǎn)品規(guī)格和包裝要求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合塑料材料及其加工工藝特點(diǎn)，研制出了幾個系列、不同材質(zhì)、不同工藝方法的新型航天全塑包裝箱產(chǎn)品，如圖1和圖2所示。其共同特點(diǎn)是以高分子樹脂（即俗稱的塑料）作為基材，可根據(jù)不同需求對原材料進(jìn)行改性，并使用不銹鋼材質(zhì)的配件，通過優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了抗沖擊性能強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性能好、密封性優(yōu)良等主要特性。

圖1

圖2

新型航天全塑包裝箱具有傳統(tǒng)包裝箱不可替代的優(yōu)勢，主要包括以下6個方面：

（1）通用性、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，便于實現(xiàn)智能物流管理，提升企業(yè)形象。

（2）密封性能優(yōu)良，防雨、防潮、防塵、防鹽霧、防霉菌、防蟲蛀鼠咬，可以保證戰(zhàn)備物資等電子器材和物資長期倉儲貯存的有效性。

（3）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，抗酸堿鹽腐蝕，可以在高溫干燥沙漠、沼澤鹽堿地帶、高溫高濕的海況、低溫嚴(yán)寒地區(qū)，以及油田和礦業(yè)等各種惡劣環(huán)境中使用及貯存。

（4）外形美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、展收迅速、便于運(yùn)輸及攜帶。

（5）抗強(qiáng)沖擊、緩沖減震，可以滿足空投、海運(yùn)、鐵路和公路等各種復(fù)雜工況的要求。

（6）可重復(fù)使用、壽命長，可回收利用。

4 新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱的應(yīng)用對比分析

4.1 新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱主要性能對比分析

新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱的主要性能對比分析見表1。從表1可知：

在密封性能方面，由于新型航天全塑包裝箱的箱殼是采用模具由塑料一次加工成型的，箱口設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)箱體閉合時，鎖扣拉伸預(yù)緊力壓實密封條，加上五金配件與箱殼連接密封設(shè)計，保證了整箱的密封性，因此，具有優(yōu)異的防雨防潮等性能，再加上特殊配方的塑料基材，其在防霉菌防蟲蛀和防酸堿鹽腐蝕方面也優(yōu)于傳統(tǒng)包裝箱。

材質(zhì)決定產(chǎn)品性能。通過對高分子材料進(jìn)行改性研究和驗證，使新型航天全塑包裝箱具有了較高的抗沖擊性能，以及良好的剛性和寬泛的使用溫度，可確保其在各種復(fù)雜工況下使用時的安全性能不受影響。

新型航天全塑包裝箱在設(shè)計之初，對航天電子產(chǎn)品包裝箱的規(guī)格進(jìn)行了大量統(tǒng)計分析，在確保通用性和標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和外觀優(yōu)化設(shè)計，預(yù)留了信息化數(shù)據(jù)采集方式接口，并從安全性、實用性、美觀度等多角度出發(fā)進(jìn)行了設(shè)計驗證，針對性強(qiáng)。因此，新型航天全塑包裝箱在標(biāo)準(zhǔn)通用性、機(jī)動便捷性、可智能化程度等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)包裝箱。

高分子塑料的可回收使用特性決定了新型航天全塑包裝箱具有環(huán)保性能。其原材料的特殊性能，以及設(shè)計結(jié)構(gòu)的安全合理性，使產(chǎn)品的綜合使用性能比傳統(tǒng)包裝箱高了一個量級，雖然前期設(shè)備和模具一次性投入較多，但由于產(chǎn)品可重復(fù)使用，且具有較長的使用壽命，從長遠(yuǎn)來看，新型航天全塑包裝箱是一款性價比較高的產(chǎn)品。

4.2 現(xiàn)場應(yīng)用情況對比分析

由于海洋環(huán)境溫度高、濕度大、鹽分高，傳統(tǒng)包裝箱很難滿足沿海航天發(fā)射任務(wù)需求。圖3～6是在某海洋性氣候發(fā)射基地交付產(chǎn)品3個月后，現(xiàn)場開箱查驗時的記錄圖片。同樣的室內(nèi)溫濕度，從新型航天全塑包裝箱（圖3）中取出的防潮砂未變色（圖4），經(jīng)過幾十秒的室內(nèi)環(huán)境放置后，顏色由深藍(lán)色逐漸變成近白色（圖5右側(cè)防潮砂）。而從傳統(tǒng)包裝箱（圖6）中取出的防潮砂已經(jīng)是全白色（圖5左側(cè)防潮砂），箱體五金配件有部分銹蝕現(xiàn)象。

表1 包裝箱性能對比表

圖3

圖4

圖5

圖6

從以上現(xiàn)場開箱查驗防潮砂變色情況和五金配件的腐蝕情況可以看出，新型航天全塑包裝箱的防潮、防鹽霧、耐腐蝕效果較好。

5 新型航天全塑包裝箱市場應(yīng)用前景分析

目前，新型航天全塑包裝箱系列產(chǎn)品已成功應(yīng)用于多個航天運(yùn)載產(chǎn)品上，經(jīng)歷了海洋環(huán)境等惡劣工況的考驗，滿足了電子產(chǎn)品對包裝物的防護(hù)要求。與以往的航天電子產(chǎn)品包裝箱相比，新型航天全塑包裝箱在方便產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化管理、提升航天企業(yè)形象、提高產(chǎn)品防護(hù)能力等方面效果明顯。此外，由于新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱的對比優(yōu)勢明顯，航天電子產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)件、備附件、測試工作站、配套資料等均可使用，尤其適用于武器裝備戰(zhàn)備物資的包裝方面。這種新型全塑包裝箱還可應(yīng)用于航空、航海領(lǐng)域各種裝備配套和專業(yè)儀器設(shè)備及地勤服務(wù)；部隊、公安、武警等野戰(zhàn)武器裝備和后勤服務(wù)；科普調(diào)查、科學(xué)探測、影視器材等領(lǐng)域，市場前景非常廣闊。

1 王連杰. 現(xiàn)代武器裝備對軍品包裝的要求及質(zhì)量控制[J]. 包裝工程, 2005, (6): 196

2 馬宏亮, 郭寶華. 美軍軍用包裝發(fā)展趨勢[J]. 中國包裝, 2003, (4): 98

1009-8119（2017）06（1）-0056-03