新型隱身篷布的開發(fā)

楊仕成

(重慶市紡織工業(yè)研究所有限責(zé)任公司,重慶400038)

新型隱身篷布的開發(fā)

楊仕成

(重慶市紡織工業(yè)研究所有限責(zé)任公司,重慶400038)

采用不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與高強(qiáng)滌綸長絲按一定比例進(jìn)行交織,織物經(jīng)染色和后整理所制得的蓬布具有重量輕、強(qiáng)力高的特點(diǎn),且在8-12和26.5-40 GHz頻段下,電磁波反射率小于-13 dB,具有良好的隱身性。選用性能良好的阻燃劑對坯布阻燃并與涂層阻燃相結(jié)合,使篷布具有良好的阻燃性、防水性;通過添加功能性材料進(jìn)行噴涂,使最終產(chǎn)品達(dá)到了軍用隱身篷布的要求。

隱身篷布;功能纖維;阻燃整理;涂層;產(chǎn)品開發(fā)

隨著各種光電技術(shù)在現(xiàn)代軍用偵測裝備上越來越廣泛地應(yīng)用,對軍用武器裝備及設(shè)施的偽裝保護(hù)提出了更高要求。由于傳統(tǒng)蓬布只能為裝備提供對風(fēng)、雪、光等自然因素的抗侵蝕能力,因此已不能滿足現(xiàn)代國防發(fā)展的需要。為使武器裝備在儲存、運(yùn)輸、待命等狀態(tài)下得到更好保護(hù),裝備的隱身性越來越受到重視,而隱身織物價格低廉,使用方便就成為了軍隊(duì)的迫切需求。新型隱身篷布可大大減輕軍隊(duì)篷布重量及提高篷布的使用壽命,增強(qiáng)部隊(duì)的快速反應(yīng)能力,對打贏現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭具有重要意義。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1 產(chǎn)品要求

新型隱身篷布要求成品重量不大于280 g/m2,斷裂強(qiáng)力經(jīng)向≥2 100 N,緯向≥1 800 N,極限氧指數(shù)(LOI)≥27,防水性≥1 000 mm H2O,隱身性要求非常高。

1.2 技術(shù)措施

1.2.1 原料選擇

新型篷布主要通過添加不銹鋼纖維來達(dá)到其隱身性能。相關(guān)研究表明當(dāng)不銹鋼纖維絲徑小于2μm時具有獨(dú)特的各向異性,兼有介電損耗和磁損耗,是一種吸波性能較好的材料[1]。選用含不銹鋼纖維的滌綸短纖維混紡紗為坯布原料,混紡紗中不銹鋼纖維呈不規(guī)則排列,不僅對雷達(dá)波有吸收功能,而且對雷達(dá)波的反射呈散射狀態(tài),有利于提高篷布的隱身性。由于篷布后期需進(jìn)行涂層和噴涂加工,因此坯布重量需小于200 g/m2。經(jīng)試驗(yàn)表明在織成重量200 g/m2織物時,斷裂強(qiáng)力經(jīng)向遠(yuǎn)小于2 100 N,緯向遠(yuǎn)小于1 800 N,不能滿足篷布基布的要求,這就需要添加一種強(qiáng)力更高的紗線。

滌綸高強(qiáng)絲是一種高強(qiáng)、耐磨、高模的高性能纖維,具有受熱強(qiáng)力損失小,耐氣候性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn),具體性能見表1。

表1 不同類型高強(qiáng)絲性能指標(biāo)[2]

由表1可知HT型高強(qiáng)滌綸絲強(qiáng)力高但熱收縮性大,而短纖維紗收縮小,如差異過大不利于篷布的后加工;而LS型高強(qiáng)滌綸絲具有較高強(qiáng)力,很小的熱收縮性,適用于篷布的制作。用這種材料制作的篷布在同等強(qiáng)力要求下重量更輕,能實(shí)現(xiàn)篷布的輕型化。高強(qiáng)滌綸絲模量較高,為提高篷布的懸垂性和便于織造加工,宜選用低纖度的167 dtex/48 F高強(qiáng)低收縮長絲兩根并捻,與含不銹鋼纖維的滌綸短纖維混紡紗作為坯布的主要經(jīng)緯紗,進(jìn)行交織以達(dá)到篷布強(qiáng)力高、重量輕、防雷達(dá)要求。

根據(jù)相關(guān)資料[3],一般功能纖維含量在8%左右吸波性能最好。據(jù)此選用一種不銹鋼纖維含量在30%的28 tex滌綸混紡紗與滌綸高強(qiáng)絲,按不銹鋼纖維含量同為8%,進(jìn)行紗線不同排列組合,織成單位面積重量為200 g/m2的織物,并編號為1#、2#、3#、4#。分別測試其在電磁波垂直入射條件下,在8-12和26.5-40 GHz頻段下的反射率如表2所示。

表2 不同紗線排列織物的吸波性和斷裂強(qiáng)力

由表2可知,2#織物的吸波性最好,斷裂強(qiáng)力可達(dá)到篷布要求,其不銹鋼纖維/滌綸混紡紗在織物中按一定排列比均勻排列。

1.2.2 阻燃性

阻燃性是新型篷布的一個重要性能,具有良好的阻燃性可以更好地保障設(shè)備和人員安全,特別是在一些易燃、易爆場所對篷布阻燃性要求很高。滌綸的極限氧指數(shù)低屬可燃纖維,需對其織物進(jìn)行阻燃處理。滌綸織物經(jīng)高溫阻燃整理后阻燃劑沉積在滌綸表面,形成覆蓋后而隔絕空氣、火源和可燃性氣體對纖維的作用而獲得一定的阻燃效果[4]。阻燃劑選擇不僅要求有優(yōu)良的阻燃性,還要求對織物強(qiáng)力損失小,以及具有耐久性和環(huán)保性等。選用三種編號為A、B、C滌綸專用阻燃劑對織物分別處理,其結(jié)果見表3。

表3 幾種阻燃劑處理織物效果

由表3可知編號為A的阻燃劑具有良好的阻燃性、耐水洗性,且對強(qiáng)力損失最小,可作為篷布的阻燃劑。

1.2.3 防水性

防水性是篷布的一個基本性能,為獲得優(yōu)異的防水性可采取加大織物緊度,緊度越大防水性越好;但高強(qiáng)滌綸絲由于剛性大,織造時緊度太大對織造不利。因此在不影響織造加工前提下,選用高緊度的平紋織物,再對織物進(jìn)行防水涂層整理以保證織物有更好的防水性。

涂層劑選用聚氨酯類涂層劑,具有防水性好、涂層柔軟又富有彈性,涂層強(qiáng)度好,耐磨、耐水、透濕性好等特點(diǎn)?？捎糜诤鼙〉耐繉?可根據(jù)具體使用要求改變原料規(guī)格品種和配方,合成所需性能的產(chǎn)品;有水溶性和溶劑型兩種,水溶性涂層與長絲織物黏著性差,溶劑型涂層與織物黏著性好。因此選用溶劑型涂層劑,同時要求涂層劑與后期噴涂材料相匹配[5]。

1.2.4 織物規(guī)格

不銹鋼纖維/滌綸混紡紗單紗強(qiáng)力低,為減少織造時斷頭采用與55 dtex滌綸高強(qiáng)絲并捻,以提高其可加工性。采用167(dtex/48 F)×2高強(qiáng)滌綸絲作經(jīng)緯紗為A紗,不銹鋼纖維/滌綸長絲為B紗。經(jīng)緯紗排列: 3A1B;經(jīng)密270根/10 cm,緯密214根/10 cm,幅寬160 cm,總經(jīng)根數(shù)為4 520根,織物組織為平紋。

2 篷布生產(chǎn)

2.1 織物生產(chǎn)

2.1.1 并捻

滌綸高強(qiáng)絲模量高紗線剛性大,因此紗線捻度在保證織造順利條件下宜采用較小捻度為28捻/10 cm。并捻工序應(yīng)保持紗路清潔與光滑,以減少毛絲的產(chǎn)生。

2.1.2 整經(jīng)

整經(jīng)時要保證絲線通道光潔,防止毛絲產(chǎn)生;為保證紗線張力均勻宜采用“較大張力、中速度、小伸長、勻張力”工藝原則。張力圈采用前中后分段張力配置,摩擦包圍角分別為3格、2格、1格;由于長絲和短纖維紗伸長不一,長絲應(yīng)采用比混紡紗更小的張力配置。整經(jīng)過程中應(yīng)盡量少停臺,以減少經(jīng)紗張力變化。

2.1.3 穿經(jīng)

穿綜專件采用無紗痕、無毛刺的鋼筘,無雜物、無彎曲的綜絲及停經(jīng)片、直條,以減少紗線額外摩擦產(chǎn)生毛刺。同時注意紗線排列的正確性。

2.1.4 織造

織機(jī)采用劍桿織機(jī)。該產(chǎn)品由于紗線剛性大,打緯區(qū)經(jīng)紗易磨毛導(dǎo)致經(jīng)紗粘連、開口不清,產(chǎn)生跳紗、網(wǎng)斷等疵點(diǎn);故宜采用“早開口、晚引緯”工藝,將開口時間適當(dāng)提前以降低緯紗在織口中的反撥后退,有利于打緊緯紗[6]。

2.2 染色和后整理

2.2.1 染色

坯布染色后可使篷布的防污能力更好。采用分散染料在高溫高壓下染色,在前處理和染色過程中不能采用強(qiáng)堿,以減少對滌綸纖維的破壞,保證織物強(qiáng)力。注意工藝條件控制,保證上色均勻和色牢度[7]。

2.2.2 坯布阻燃

坯布阻燃整理要求阻燃劑在合適工藝條件下,保證阻燃劑與織物充分結(jié)合,使其具有強(qiáng)耐水洗性又減少坯布的強(qiáng)力損失。其工藝流程[8]:

洗滌→浸軋(阻燃劑150 g/L,室溫)→二浸二軋(軋余率70%-75%)→預(yù)烘(80-90℃,5 min)→焙烘(195℃,50 s)。在處理過程中要嚴(yán)格控制處理溫度和時間。

2.2.3 涂層

由于后期的噴涂加工要求涂層表面光滑平整,但織物中短纖維紗毛羽較多會影響涂層效果,因此在涂層前需對基布進(jìn)行壓光處理,使涂層面更光潔。該織物交織點(diǎn)顆粒較大,當(dāng)涂層量過低時涂層面凹凸比較明顯,影響噴涂質(zhì)量。這需用一定的涂層量來保證涂層面平整,但又不能太厚以保證后期噴涂量,涂層量以30 g/m2為宜。在配制涂層劑時由于選用的阻燃劑為固體無機(jī)阻燃劑,需攪拌充分使涂層劑各成分混合均勻,保證涂層效果。在涂層加工中如果采用一次性涂層,由于涂層量大涂層面易出現(xiàn)不均勻,因此采取2次涂層來做到既有一定涂層量,又能保證其均勻涂層[9]。其工藝流程:

壓光定型→上膠→一次涂層→焙烘(190℃)→二次涂層→焙烘(190℃)→檢驗(yàn)→打卷。

2.2.4 噴涂

將一定量的功能性材料與相關(guān)助劑配制成合適的濃度,用專用噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂加工,以增強(qiáng)防紅外等隱身功能。生產(chǎn)中要注意噴涂的均勻性和噴涂量控制。

成品篷布的隱身性經(jīng)相關(guān)部門組織檢測表明達(dá)到要求,其他主要指標(biāo)經(jīng)相關(guān)法定機(jī)構(gòu)測試均達(dá)到要求,成品主要性能指標(biāo)見表4。

表4 成品性能指標(biāo)

3 結(jié)語

對新型隱身篷布基布開發(fā),通過選用不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與高強(qiáng)滌綸長絲作坯布原材料,使篷布達(dá)到了強(qiáng)力高、重量輕的要求,且有良好的隱身性、耐氣候性。選用耐水洗、阻燃性好、環(huán)保型阻燃劑,采用基布阻燃與涂層阻燃相結(jié)合使篷布具有良好的阻燃性能;經(jīng)涂層加工使篷布具有良好的防水性,后經(jīng)噴涂加工使篷布的隱身性得到進(jìn)一步提高。

在生產(chǎn)中并捻、整經(jīng)、織造工序應(yīng)保證各紗線通道光滑,減少紗線毛刺產(chǎn)生;染色時不能使用強(qiáng)堿,減少坯布強(qiáng)力損失。

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[2]薛 元,湯成坦,顏志勇.工業(yè)用滌綸長絲的結(jié)構(gòu)與性能[J].紡織學(xué)報(bào),2009,(11):33-36.

[3]王旭東,蔣洪暉,顧兆梅,等.多功能戰(zhàn)術(shù)篷布的研制與性能分析[J].表面技術(shù),2011,(3):85-87.

[4]王魯英,嘎力巴,劉 姝,等.阻燃滌綸織物的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].合成纖維,2011,(10):6-10.

[5]王 忍,杜文琴.涂層織物生產(chǎn)方法與發(fā)展趨勢[J].紡織導(dǎo)報(bào),2011,(2):58-62.

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Development of a New Stealth Tarpaulin

YANG Shi-cheng
(Chongqing Textile Industry Research Institute Co.,Ltd.,Chongqing 400038,China)

The stainless steel fiber/polyester blended yarn and high-strength polyester filament were used to interweave at a certain ratio.The fabric had the characteristics of light weight,high strength and good invisibility as the electromagnetic wave reflectivity less than-13 dB in 8～12 GHz and 26.5～40 GHz after dyeing and finishing.The fabric was finished with good flame retardants and flame-retardant coating to get the good flame retardant and waterproof.Finally the fabric met the military stealth tarpaulin requirements by adding functional material for spraying.

stealth tarpaulin;functional fiber;flame retardant finishing;coating;product development

TS106.6

:A

:1673-0356(2015)03-0029-03

2014-12-28;

:2015-01-06

重慶市自然科學(xué)基金(cstc.2008AC4065)

楊仕成(1974-),男,工程師,主要從事紡織品開發(fā)與生產(chǎn),E-mail:yangsc9411@sina.com。