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木塑复合型材在军用领域应用展望

浏览次数: 日期:2012年3月28日 14:48

    木塑复合材料(以下简称木塑材料)是以可再生植物纤维为主要原料,配混一定比例的高分子聚合物基料,通过物理、化学和生物工程学等高技术手段,经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用的多用途新型材料。从广义上讲,木塑材料现在已成为以各种植物纤维材料、甚至是以部分无机原料为基体,与不同高分子树脂材料复合而成的一类新型生物质材料。它的出现不仅有利于缓解目前全球资源紧缺和再生利用问题,更重要的是能够为新材料推广和环保产业发展起到较好的示范作用。
    木塑材料的最大特征在于它同时具备了天然木材和树脂材料两种不同材质的基础材料的优点。木塑材料同塑料相比,无论是在硬度、刚度等力学性能方面,还是在防止老化、变形等实用性方面。都有相当程度的改善提高。木塑材料可仿木制成各种类型的型材,具有较好的加工性能,可锯、可刨、可钉、能弯曲和粘连,有着与天然木材相似的质感和性能,加入颜料、上漆或覆膜可以制成各种色彩绚丽几乎可乱真的仿木、代木制品。木塑材料既避免了天然木材耐用性差、易燃、易潮、易腐、易蛀、易滋生霉菌及不耐酸碱等缺点,又避免了单纯塑料易变形老化、高温蠕变、低温脆性等不足之处,具备了水浸不涨、干燥不裂、离火即灭、抵御虫蛀、经久耐用,温度适应范围广等优点。其使用废弃后还可回收再生二次利用,作为一类生态自洁的环保型材料,不仅符合循环经济和低碳经济的要求,也符合军队的作战和休整的多重要求。
    目前应用较多的木塑材料及制品有结构类、装饰类、包装类和特型类几大类型几十个品种,包括线材、片材、板材、管材、型材及异型材等多种系列和组合产品。从发展眼光看,木塑材料及制品的适用范围几乎可以涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其他相似复合材料现在的使用领域,已开始进入建筑、装饰、家具、物流、包装、园林、市政、交通、环保、体育等行业,使用在墙板、墙裙、窗套、连廊、隔断、天花、栅栏、栈桥、桑拿房、休息亭、汽车库、门及门套、露天座椅、室内轨枕、露天平台、建筑模板、集装箱铺板、多功能墙隔板、高速公路隔音墙等处。据了解,目前中外军队系统均对本塑材料进行研究工作,但总的说来,木塑材料在军事领域的应用还有很大空间。研究木塑材料在军事领域的应用,不管从产业发展角度,还是从完善军队装备建设出发,无疑具有十分重大的意义。
    营房设施建设:目前在国内木塑材料的应用中,大约有75%以上应用在建筑领域,而部队营房建设,特别是野外营房的搭建,木塑材料应该大有用武之地。以目前发展势头较快的发泡型PVC基木塑材料
    为例,此类材料一般都具有良好的隔热保温性能,非常适用于室内建造。而且较之钢材、水泥,木塑材料质量更轻而亲和力强,无毒害物质散布,可以大量用于地板、墙板、门板、门窗型材、
    室外平台等设施建设,特别适合在高温潮湿的热带、亚热带和滨地区(是否可以用在高寒地区尚无实验报告)。木塑材料防潮抗水,抗霉防蛀,且大多数为型材,安装、拆卸均很方便,用其建造野外营房、卫生所、医院,或具有抗电子干扰功能的野战指挥所,不仅对提高部队营房的建筑和居住质量颇有帮助,而且具有很大的实战价值和经济意义。而在这个领域,木塑材料在民建方面已经积累了相当多的经验,进入军队系统尚有待时日。

       港口设施建设

       据国外媒体报道,美国海军的许多码头设施都是在二战期间或之后建造的,现在早已到了退役期。NAVFAC杂志曾评估美国海军每年用于木材的防护处理的费用约为4000万~5000万美元,用于维修、更换码头的木材费用更是高达2.5亿美元,这主要是由于天然木材不耐海水和生物腐蚀,易开裂和翘曲,使用寿命很短。在了解到木塑材料在这方面有着明显性能优势后,美国海军和有关机构为此启动了一个为期多年、总金额超千万美元的木塑材料替代天然木材的开发项目,拟以大尺寸的木塑材料制成立柱替代天然木材立柱用于海港和码头的建设和维护,以延长码头立柱的使用寿命、降低维护费用。而另一个由美国多个机构组成的跨学科研究组,则专门研究木塑材料用于海军其它码头设施中的可行性。据悉,目前在美国海军港口中,已采用部分木塑料材作

       为海军码头铺板之用。
      
       包装物流器具军用包装物流器具主要集中在弹药外包装和运输器具上。在外包装方面,我军弹药长期采用木箱包装,近几年来辅以一定数量的铁笼和铁皮包装箱,也有少量的玻璃钢包装箱。木箱包装的主要缺陷是防水性能差,在沿海潮湿环境中极易霉烂;其次是强度低易破损,容易被白蚁蛀蚀,而且阻燃隔热性差;再次是经济效益差,大量采用木箱包装材料,无论从资源上、经济上、使用上看都不适合我国国情。据悉,近几年用于军品的红松、白松等优质木材每年达50万立方米,最多的年份曾达到70万立方米。木塑材料具有塑料与木材的双重特性,除抗拉和抗弯强度稍低外,其他各项性能均可达到现用军用包装材料的性能指标要求。

       另外,军队现在提倡弹药包装集装化,要求快速大量地运送、转移弹药,以适应现代化战争的需要。目前,弹药集装在美军、俄军中已大量应用。弹药集装化可采用集装箱、托盘集装束包装等多种形式。对箱式的弹药包装,可采用数十箱固定在一个金属或木制托盘上,构成可重复使用的单元包装。在这方面,木塑材料显然具有较大的发挥空间。因此,研究性能更为优越,结构更为合理的军用新型包装材料和运输器具极其重要。国内在这方面已作了一些尝试,譬如提出一种全新的拼接方式,从结构设计和结构部件选材两方面来保证包装箱的密封性和整体强度等。

       从较早的木塑军品应用看,除上述装备设施外,木塑材料在军车配件(主要是车厢铺板)、枪械部件(可作枪托材料)、军用专用托盘、仓储隔离铺板、仓储专用轨枕等方面也有一些尝试,但遗憾的是皆因为产品不太成熟而铩羽而归。不难想象,随着木塑材料技术水平和产品质量的持续提升,木塑军品的广泛应用前景一定会越来越趋于明朗,木塑材料重出江湖指日可待。但是在木塑军品前行的过程中,有几个问题必须注意:
      
       1.
必须对军队的各类需求有深刻的了解和把握,不能闭门造车,想当然地提出不切实际的东西,不仅达不到进入军品领域的目的,反而会损害木塑行业和木塑材料的整体形象。

       2.保持和发扬木塑材料的固有优势,譬如:原料多样化和制备可塑化优势,在最大限度内满足军队和战争的多元化需求,而又不给军队使用增添新的麻烦。

       3.发挥人工合成材料组合优势,一定要使木塑材料有机地与其他材料结合,在产品结构和部件连接等方面要有所突破创新,为产品制造拓展更大的自由度空间。

       4.注重成本控制和经济核算。尽管与天然木材比,木塑材料具有成材利用率高、使用维护费用低、产品应用周期长等特点,但在具体的产品生产中,仍然要使木塑材料的经济性占有优势,否则也可能前功尽弃。

       5.环保与再生利用。木塑材料可以不用一寸木材制成,能够节省石油和森林资源,对减少二氧化碳排放有着良好的示范作用;而其自身亦可再生利用,符合国家资源环境政策要求。但在产品的总体设计中,回收体系的建立和运行应在充分考虑之中。

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