新型降落傘傘衣在閱兵旗幟中的應(yīng)用

李利娜 王旭光 王春姣 徐 杰 賈書剛

北京邦維高科特種紡織品有限責(zé)任公司， 北京 100048

新型降落傘傘衣在閱兵旗幟中的應(yīng)用

李利娜 王旭光 王春姣 徐 杰 賈書剛

北京邦維高科特種紡織品有限責(zé)任公司， 北京 100048

開發(fā)了一種以BW10564錦絲綢為基礎(chǔ)材料的新型紅旗印染面料。通過印花前預(yù)處理工藝，使錦綸面料的耐熱性能增加，并極大地改善了錦綸66纖維對(duì)分散染料的親和力，面料的抗撕破性能大幅度增強(qiáng)，同時(shí)被賦予優(yōu)良的防水、防污功能。經(jīng)熱轉(zhuǎn)移印花加工的面料，其各項(xiàng)色牢度指標(biāo)和色差均滿足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

強(qiáng)重比，傘衣，錦綸66，熱轉(zhuǎn)移印花，防水

1 研制背景

在紀(jì)念中國(guó)人民抗日戰(zhàn)爭(zhēng)暨世界反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年閱兵式(簡(jiǎn)稱“9.3”閱兵)上，空中護(hù)旗方隊(duì)中直升機(jī)吊掛的國(guó)旗和軍旗尺寸分別為6.0 m×9.0 m、6.0 m×7.5 m，飛行速度160～180 km/h。如此巨大的旗幟在這樣高的速度下飛行，其尾部抖動(dòng)劇烈，產(chǎn)生了超音速的“擊波”，一般的材料難以承受如此高強(qiáng)度的氣流吹擊。需求單位在閱兵訓(xùn)練開始前，曾選用幾種市場(chǎng)上常規(guī)的滌綸材質(zhì)的紅旗進(jìn)行試飛，結(jié)果是飛行不足30 min旗面就完全破損。之后，又采用幾種高強(qiáng)滌綸材料制作的紅旗進(jìn)行試飛，沒有考慮材料的質(zhì)量和強(qiáng)重比(即材料的經(jīng)向強(qiáng)力與其質(zhì)量的比值)，認(rèn)為只要材料強(qiáng)度夠高就不會(huì)有問題，結(jié)果飛行2 h雖然旗面主體狀態(tài)良好，但紅旗的尾部被吹毛脫絲(圖1和圖2)，且紅旗飛行時(shí)抖動(dòng)異常、響聲巨大。圖1和圖2所示的紅旗采用高強(qiáng)滌絲綢制作而成，其面密度為130 g/m2，經(jīng)向斷裂強(qiáng)力≥1 900 N/(5 cm)，緯向斷裂強(qiáng)力≥1 800 N/(5 cm)。

圖1 高強(qiáng)滌絲綢紅旗飛行后尾部狀態(tài)

圖2 高強(qiáng)滌絲綢紅旗飛行后尾部一角

對(duì)于這種狀況，國(guó)際上通常采取降低飛行速度或縮小旗幟尺寸的辦法來解決，飛行速度約100 km/h。但是，就“9.3”閱兵來說，讓吊掛旗幟的直升機(jī)降低速度是絕對(duì)不可行的，因?yàn)樗鼈兪钦麄€(gè)空中護(hù)旗方隊(duì)的排頭兵，其后有一些固定翼飛機(jī)，過低的飛行速度在技術(shù)上行不通。如果改變旗幟的尺寸，則會(huì)影響空中展示效果。所以，需求單位迫切需要一種能夠滿足“9.3”閱兵飛行要求的特種旗幟，并提出了具體研制要求：

(1) 能在飛行速度為160～180 km/h、風(fēng)速為8 m/s、飛行高度約300.0 m的條件下使用；

(2) 旗幟尺寸符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，國(guó)旗尺寸(長(zhǎng)×寬)為9.0 m×6.0 m，軍旗尺寸(長(zhǎng)×寬)為7.5 m×6.0 m；

(3) 制作旗幟的面料經(jīng)印染后其色牢度和色差指標(biāo)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；

(4) 旗幟遇降雨等惡劣天氣時(shí)應(yīng)具有一定的防水、防污功能；

(5) 旗幟在空中的展開姿態(tài)平直、方正，不受降雨等惡劣天氣的影響。

2 特種旗幟面料的研制

2.1 基布的篩選

根據(jù)多次的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出旗幟材料的選擇原則：

(1) 兼顧材料的透光性，材料的面密度越小，強(qiáng)重比、抗撕裂性越高越好；

(2) 材料的耐氣候性佳，防水、防污性能優(yōu)良；

(3) 具備良好的印花加工性能。

目前，高強(qiáng)滌綸長(zhǎng)絲織物和高強(qiáng)錦綸長(zhǎng)絲織物的強(qiáng)重比相差不多。高強(qiáng)滌綸長(zhǎng)絲的線密度大多在27.8 tex(即250 den)以上，纖維較粗，不適宜制作特別輕薄的織物；而高強(qiáng)錦綸長(zhǎng)絲的線密度可以做到2.2 tex(即20 den)或更小，單紗強(qiáng)度可達(dá) 7.5 cN/dtex， 因此更容易制作出質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的織物。多次試飛試驗(yàn)證明，旗幟尾部所承受的氣流吹擊強(qiáng)度與材料質(zhì)量成正比，材料越重，其承載的力越大。在強(qiáng)重比相同的條件下，經(jīng)飛行試驗(yàn)后，質(zhì)量較大的織物破壞較嚴(yán)重。因此，應(yīng)選用高強(qiáng)重比、低面密度的錦綸織物作為旗幟面料。表1是目前國(guó)內(nèi)幾種降落傘傘衣織物的性能指標(biāo)(FZ 66201—1995《特種工業(yè)用絲綢》)，可以看出，BW10564錦絲綢的面密度較小、強(qiáng)重比較高，它是由北京邦維高科特種紡織品有限責(zé)任公司為下一代翼傘傘兵傘進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備而研制的，符合旗幟材料的選材原則，因此確定以BW10564錦絲綢為基布，進(jìn)行特種旗幟面料的開發(fā)。

2.2 BW10564錦絲綢的特點(diǎn)

BW10564錦絲綢是一種新型降落傘傘衣織物，其特點(diǎn)：

(1) 選用3.3 tex(30 den)/10 f高強(qiáng)錦綸66長(zhǎng)絲為原料，其單絲強(qiáng)度大于7.5 cN/dtex。通常，普通錦綸長(zhǎng)絲的強(qiáng)度約5.0 cN/dtex，高強(qiáng)錦綸長(zhǎng)絲的強(qiáng)度約6.9 cN/dtex。

(2) 采用高密度鋼筘、劍桿織機(jī)織造，面密度僅為32 g/m2，強(qiáng)重比較高。

(3) 采用格柵平紋組織，在織物表面形成格子效果，提高了織物的抗撕破性能。

(4) 織物幅寬1.52 m，大大減少了旗幟縫制時(shí)的拼片數(shù)量，減少了圖案拼接的道數(shù)。

表1 幾種降落傘傘衣織物的性能指標(biāo)

2.3 數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花加工

2.3.1 工藝過程

傳統(tǒng)的印花工藝由于受技術(shù)局限和制版成本的制約，難以生產(chǎn)小批量的個(gè)性化產(chǎn)品。數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花工藝填補(bǔ)了這一市場(chǎng)空白。這種印花工藝的機(jī)理簡(jiǎn)單，工序較少，省去了水洗、固色及蒸化等污染性較強(qiáng)的工序，既縮短了加工周期，又能降低對(duì)環(huán)境的污染，而且所得成品的手感柔軟、色澤鮮亮。

數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花工藝原理[1]：

(1) 將設(shè)計(jì)并處理好的待印圖案印在特定轉(zhuǎn)移紙上，再通過熱轉(zhuǎn)移印花機(jī)，在適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力等條件下將圖案轉(zhuǎn)印到織物上。

(2) 熱轉(zhuǎn)移印花機(jī)的參數(shù)要根據(jù)染料的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)置，經(jīng)過升溫、升壓等工藝，使染料升華氣化。

(3) 圖案與織物緊密接觸，氣化的染料通過擴(kuò)散滲透到纖維內(nèi)部，印染過程完成。

這種印花工藝對(duì)滌綸織物、滌綸含量比較高的混紡織物、棉織物、毛織物、絲綢織物等比較有效，但應(yīng)用在錦綸織物上非常少見，特別是應(yīng)用在高強(qiáng)錦綸66長(zhǎng)絲織物上。

BW10564錦絲綢的數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花工藝流程：

2.3.2 織物前處理

采用改性樹脂表面處理劑、固化劑、偶聯(lián)劑、甲苯等配制成漿料，對(duì)織物進(jìn)行表面涂覆處理，然后烘干、定型、打卷。試驗(yàn)表明，未經(jīng)前處理的BW10564錦絲綢，經(jīng)過200 ℃熱轉(zhuǎn)移印花加工后，得色量低，織物表面浮色多，色牢度很差，且織物收縮嚴(yán)重；經(jīng)前處理的BW10564錦絲綢，經(jīng)過220～230 ℃熱轉(zhuǎn)移印花加工后，得色率在90%以上，染料在織物正反面都均勻上染，正反面的色差達(dá)到4～5級(jí)，即單面印花加工獲得了雙面印花效果。

分析其原因：BW10564錦絲綢經(jīng)過前處理后，具備了極佳的耐熱性，對(duì)分散染料的親和力也得到改善，而且兼具優(yōu)良的憎水性、防污性、抗撕裂性和耐磨性能，使得其在熱轉(zhuǎn)移印花時(shí)能夠耐受更高的溫度，得色率和色牢度均得到極大的提升。

2.3.3 圖案設(shè)計(jì)

圖案設(shè)計(jì)的依據(jù)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 12982—2004《國(guó)旗》。6.0 m9.0 m的巨幅國(guó)旗上，大五角星的直徑約1.7 m，4顆環(huán)繞大五角星的小五角星的直徑約0.6 m，整體圖案面積近10.5 m2。在幅寬1.5 m的織物上印制如此巨大的圖案，需對(duì)整體圖案進(jìn)行分割，再將多幅織物進(jìn)行拼接。圖案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于圖案分割處的連接，設(shè)計(jì)原則是兩幅織物拼接后接縫處的圖案應(yīng)連續(xù)、完整，如圖3所示。圖4所示為6.0 m×9.0 m國(guó)旗圖案設(shè)計(jì)。

圖3 拼縫處圖案設(shè)計(jì)

圖4 6.0 m×9.0 m國(guó)旗圖案設(shè)計(jì)

2.3.4 顏色控制

旗幟印花的顏色控制包含2個(gè)方面：標(biāo)準(zhǔn)是顏色的確定和色差的控制。旗幟印花的顏色控制標(biāo)準(zhǔn)是與GB 12983—2004《國(guó)旗顏色標(biāo)準(zhǔn)樣品》相比，其色差不低于3～4級(jí)。

在數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花加工過程中，影響顏色的因素較多，主要有織物前處理中涂覆漿料配方、轉(zhuǎn)移紙、分散染料墨水、電腦配色色值(即CMYK值)、印花溫度和車速等，其中前面3個(gè)因素在印花加工前基本上已優(yōu)選確定。為獲得最適宜的數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花工藝條件，進(jìn)行了大量的調(diào)色試驗(yàn)，在電腦配色色值、印花溫度和車速3個(gè)因素上尋求最佳的平衡點(diǎn)，最終確定的印花圖案的電腦配色色值見表2，印花溫度為220～230 ℃，車速為5.2～6.2 m/min。

表2 印花圖案的電腦配色色值

雖然經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)固化各種影響因素，確定了工藝條件，但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于噴墨機(jī)臺(tái)差異、轉(zhuǎn)移印花機(jī)臨時(shí)停車、開機(jī)初始轉(zhuǎn)印狀態(tài)和連續(xù)轉(zhuǎn)印狀態(tài)等因素的影響，仍有微量變動(dòng)，從而導(dǎo)致色差。為了盡可能地消除這種色差，采取同1面旗幟以同1臺(tái)噴墨打印設(shè)備連續(xù)噴繪、1卷轉(zhuǎn)移紙對(duì)應(yīng)1面旗幟、熱轉(zhuǎn)移印花加工時(shí)整卷織物1次印完等措施予以控制。

3 測(cè)試及分析

3.1 面料性能測(cè)試

經(jīng)過前處理及印花后的BW10564錦絲綢的品號(hào)重新定義為BW10564G涂層錦絲綢印染織物，測(cè)試其質(zhì)量、力學(xué)性能、防水性能和色牢度等，結(jié)果如表3所示。

表3 BW10564G涂層錦絲綢印染織物的性能測(cè)試結(jié)果

比較表3和表1可知，BW10564錦絲綢經(jīng)過前處理和數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花后，其撕破強(qiáng)力大幅度增加，提高了4倍以上，其抵御氣流吹擊的能力大大提升；各項(xiàng)色牢度均在4級(jí)以上，印花圖案中的紅色部分和黃色部分與國(guó)旗顏色標(biāo)準(zhǔn)樣品的色差均為4級(jí)，完全滿足GB 12982—2004《國(guó)旗》中的相關(guān)規(guī)定。BW10564G涂層錦絲綢印染織物的沾水等級(jí)達(dá)到了4級(jí)，這將賦予旗幟優(yōu)異的防水、防污功能。

3.2 試飛試驗(yàn)

采用BW10564G涂層錦絲綢印染織物制作的旗幟，在景德鎮(zhèn)某試飛基地進(jìn)行飛行試驗(yàn)。在小到中雨的天氣條件下，直升機(jī)以160～180 km/h的速度飛行2 h，旗幟在空中的展開姿態(tài)平直、方正，幾乎不受降雨的影響。試飛結(jié)束后，經(jīng)檢查，旗面無浸濕、無抽皺，殘留的少量水珠經(jīng)抖動(dòng)即脫落。圖5所示為旗幟淋水狀態(tài)，圖6所示為旗幟抖動(dòng)后的狀態(tài)。旗幟上的圖案在雨水的沖刷下無暈染、脫色、褪色、拼接互染等現(xiàn)象發(fā)生。

圖5 旗幟淋水狀態(tài)的照片

圖6 旗幟抖動(dòng)后的照片

采用沒有防水功能的錦絲綢制作的紅旗，在同樣的天氣條件下進(jìn)行飛行試驗(yàn)。在飛行過程中，旗幟抖動(dòng)劇烈，響聲巨大，旗面整體浸濕、有大面積抽皺(圖7)，經(jīng)伸展后，雖有改善，但抽皺依然明顯，嚴(yán)重影響了旗幟的美觀。

圖7 旗面抽皺的照片

以上試驗(yàn)表明，具有防水功能的BW10564G涂層錦絲綢印染織物在降雨天氣條件下表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)狀態(tài)。之后又在北京通州某閱兵訓(xùn)練基地進(jìn)行多次飛行試驗(yàn)，證明BW10564G涂層錦絲綢印染織物在耐用性和可靠性方面比其他材料更優(yōu)異。

最終，BW10564G涂層錦絲綢印染織物結(jié)合中國(guó)航天五院508所為旗幟設(shè)計(jì)的“風(fēng)兜”結(jié)構(gòu)，在“9.3”閱兵上，直升機(jī)吊掛著鮮艷的國(guó)旗和軍旗以完美的姿態(tài)展現(xiàn)在世人面前，并以毫發(fā)無損的狀態(tài)返回。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以一種新型降落傘傘衣面料，即BW10564錦絲綢為基布，對(duì)其進(jìn)行表面涂覆處理，再進(jìn)行數(shù)碼噴繪熱轉(zhuǎn)移印花，得到了BW10564G涂層錦絲綢印染織物。經(jīng)過檢測(cè)，該織物的各項(xiàng)色牢度指標(biāo)及與標(biāo)樣的對(duì)比色差均在4級(jí)以上，滿足了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。織物的經(jīng)、緯向撕破強(qiáng)力由基布的30、34 N到最終印染織物的139、145 N，撕破強(qiáng)力大幅度增加，極大地提高了織物抵御氣流吹擊的能力。試飛試驗(yàn)證明，采用BW10564G涂層錦絲綢印染織物制作的旗幟在同等飛行條件下，相較于其他織物制作的旗幟，表現(xiàn)更加突出。該織物的主要特點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)重比高、抗撕破性能好，還具有防水、防污功能，可使旗幟能夠應(yīng)對(duì)雨水等惡劣天氣。

本文在織物開發(fā)過程中，攻克了錦綸66長(zhǎng)絲織物的熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)，解決了錦綸織物大幅面印花的技術(shù)難題。該技術(shù)是一種創(chuàng)新的印染工藝，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，為解決錦綸66織物印花提供了一種新方法。

[1] 劉金鳳.熱轉(zhuǎn)移印花工藝進(jìn)展及相關(guān)研究[J].科技與企業(yè)，2014(20)：135-136.

The application of new parachute fabric in military parade flags

LiLina，WangXuguang，WangChunjiao，XuJie，JiaShugang

Beijing BW Tech-textile Co.， Ltd.， Beijing 100048， China

A new type of printed and dyed redflag fabric was developed with the BW10564 nylon fabric as the base material. Through the pretreatment before printing， the heat resistance of nylon fabric was increased， and the affinity of nylon 66 fibers for disperse dyes was greatly improved. The tear resistance of the fabric was substantially enhanced， and measwhile good waterproof and antifouling properties were given.Each color fastness and off shade of the thermal transfer printed fabric could meet the requirements of related national standards.

ratio of strength to mass， parachute fabric， nylon 66， thermal transfer printing， waterproof

2016-10-19

李利娜，女，1982年生，工程師，主要從事高性能織物、柔性復(fù)合材料及制品的研發(fā)工作

TS194.6

A

1004-7093(2017)04-0017-05