新型隐身篷布的开发

杨仕成

(重庆市纺织工业研究所有限责任公司,重庆400038)

新型隐身篷布的开发

杨仕成

(重庆市纺织工业研究所有限责任公司,重庆400038)

采用不锈钢纤维/涤纶混纺纱与高强涤纶长丝按一定比例进行交织,织物经染色和后整理所制得的蓬布具有重量轻、强力高的特点,且在8-12和26.5-40 GHz频段下,电磁波反射率小于-13 dB,具有良好的隐身性。选用性能良好的阻燃剂对坯布阻燃并与涂层阻燃相结合,使篷布具有良好的阻燃性、防水性;通过添加功能性材料进行喷涂,使最终产品达到了军用隐身篷布的要求。

隐身篷布;功能纤维;阻燃整理;涂层;产品开发

随着各种光电技术在现代军用侦测装备上越来越广泛地应用,对军用武器装备及设施的伪装保护提出了更高要求。由于传统蓬布只能为装备提供对风、雪、光等自然因素的抗侵蚀能力,因此已不能满足现代国防发展的需要。为使武器装备在储存、运输、待命等状态下得到更好保护,装备的隐身性越来越受到重视,而隐身织物价格低廉,使用方便就成为了军队的迫切需求。新型隐身篷布可大大减轻军队篷布重量及提高篷布的使用寿命,增强部队的快速反应能力,对打赢现代高科技战争具有重要意义。

1 产品设计

1.1 产品要求

新型隐身篷布要求成品重量不大于280 g/m2,断裂强力经向≥2 100 N,纬向≥1 800 N,极限氧指数(LOI)≥27,防水性≥1 000 mm H2O,隐身性要求非常高。

1.2 技术措施

1.2.1 原料选择

新型篷布主要通过添加不锈钢纤维来达到其隐身性能。相关研究表明当不锈钢纤维丝径小于2μm时具有独特的各向异性,兼有介电损耗和磁损耗,是一种吸波性能较好的材料[1]。选用含不锈钢纤维的涤纶短纤维混纺纱为坯布原料,混纺纱中不锈钢纤维呈不规则排列,不仅对雷达波有吸收功能,而且对雷达波的反射呈散射状态,有利于提高篷布的隐身性。由于篷布后期需进行涂层和喷涂加工,因此坯布重量需小于200 g/m2。经试验表明在织成重量200 g/m2织物时,断裂强力经向远小于2 100 N,纬向远小于1 800 N,不能满足篷布基布的要求,这就需要添加一种强力更高的纱线。

涤纶高强丝是一种高强、耐磨、高模的高性能纤维,具有受热强力损失小,耐气候性能优异等优点,具体性能见表1。

表1 不同类型高强丝性能指标[2]

由表1可知HT型高强涤纶丝强力高但热收缩性大,而短纤维纱收缩小,如差异过大不利于篷布的后加工;而LS型高强涤纶丝具有较高强力,很小的热收缩性,适用于篷布的制作。用这种材料制作的篷布在同等强力要求下重量更轻,能实现篷布的轻型化。高强涤纶丝模量较高,为提高篷布的悬垂性和便于织造加工,宜选用低纤度的167 dtex/48 F高强低收缩长丝两根并捻,与含不锈钢纤维的涤纶短纤维混纺纱作为坯布的主要经纬纱,进行交织以达到篷布强力高、重量轻、防雷达要求。

根据相关资料[3],一般功能纤维含量在8%左右吸波性能最好。据此选用一种不锈钢纤维含量在30%的28 tex涤纶混纺纱与涤纶高强丝,按不锈钢纤维含量同为8%,进行纱线不同排列组合,织成单位面积重量为200 g/m2的织物,并编号为1#、2#、3#、4#。分别测试其在电磁波垂直入射条件下,在8-12和26.5-40 GHz频段下的反射率如表2所示。

表2 不同纱线排列织物的吸波性和断裂强力

由表2可知,2#织物的吸波性最好,断裂强力可达到篷布要求,其不锈钢纤维/涤纶混纺纱在织物中按一定排列比均匀排列。

1.2.2 阻燃性

阻燃性是新型篷布的一个重要性能,具有良好的阻燃性可以更好地保障设备和人员安全,特别是在一些易燃、易爆场所对篷布阻燃性要求很高。涤纶的极限氧指数低属可燃纤维,需对其织物进行阻燃处理。涤纶织物经高温阻燃整理后阻燃剂沉积在涤纶表面,形成覆盖后而隔绝空气、火源和可燃性气体对纤维的作用而获得一定的阻燃效果[4]。阻燃剂选择不仅要求有优良的阻燃性,还要求对织物强力损失小,以及具有耐久性和环保性等。选用三种编号为A、B、C涤纶专用阻燃剂对织物分别处理,其结果见表3。

表3 几种阻燃剂处理织物效果

由表3可知编号为A的阻燃剂具有良好的阻燃性、耐水洗性,且对强力损失最小,可作为篷布的阻燃剂。

1.2.3 防水性

防水性是篷布的一个基本性能,为获得优异的防水性可采取加大织物紧度,紧度越大防水性越好;但高强涤纶丝由于刚性大,织造时紧度太大对织造不利。因此在不影响织造加工前提下,选用高紧度的平纹织物,再对织物进行防水涂层整理以保证织物有更好的防水性。

涂层剂选用聚氨酯类涂层剂,具有防水性好、涂层柔软又富有弹性,涂层强度好,耐磨、耐水、透湿性好等特点。可用于很薄的涂层,可根据具体使用要求改变原料规格品种和配方,合成所需性能的产品;有水溶性和溶剂型两种,水溶性涂层与长丝织物黏着性差,溶剂型涂层与织物黏着性好。因此选用溶剂型涂层剂,同时要求涂层剂与后期喷涂材料相匹配[5]。

1.2.4 织物规格

不锈钢纤维/涤纶混纺纱单纱强力低,为减少织造时断头采用与55 dtex涤纶高强丝并捻,以提高其可加工性。采用167(dtex/48 F)×2高强涤纶丝作经纬纱为A纱,不锈钢纤维/涤纶长丝为B纱。经纬纱排列: 3A1B;经密270根/10 cm,纬密214根/10 cm,幅宽160 cm,总经根数为4 520根,织物组织为平纹。

2 篷布生产

2.1 织物生产

2.1.1 并捻

涤纶高强丝模量高纱线刚性大,因此纱线捻度在保证织造顺利条件下宜采用较小捻度为28捻/10 cm。并捻工序应保持纱路清洁与光滑,以减少毛丝的产生。

2.1.2 整经

整经时要保证丝线通道光洁,防止毛丝产生;为保证纱线张力均匀宜采用“较大张力、中速度、小伸长、匀张力”工艺原则。张力圈采用前中后分段张力配置,摩擦包围角分别为3格、2格、1格;由于长丝和短纤维纱伸长不一,长丝应采用比混纺纱更小的张力配置。整经过程中应尽量少停台,以减少经纱张力变化。

2.1.3 穿经

穿综专件采用无纱痕、无毛刺的钢筘,无杂物、无弯曲的综丝及停经片、直条,以减少纱线额外摩擦产生毛刺。同时注意纱线排列的正确性。

2.1.4 织造

织机采用剑杆织机。该产品由于纱线刚性大,打纬区经纱易磨毛导致经纱粘连、开口不清,产生跳纱、网断等疵点;故宜采用“早开口、晚引纬”工艺,将开口时间适当提前以降低纬纱在织口中的反拨后退,有利于打紧纬纱[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。采用分散染料在高温高压下染色,在前处理和染色过程中不能采用强碱,以减少对涤纶纤维的破坏,保证织物强力。注意工艺条件控制,保证上色均匀和色牢度[7]。

2.2.2 坯布阻燃

坯布阻燃整理要求阻燃剂在合适工艺条件下,保证阻燃剂与织物充分结合,使其具有强耐水洗性又减少坯布的强力损失。其工艺流程[8]:

洗涤→浸轧(阻燃剂150 g/L,室温)→二浸二轧(轧余率70%-75%)→预烘(80-90℃,5 min)→焙烘(195℃,50 s)。在处理过程中要严格控制处理温度和时间。

2.2.3 涂层

由于后期的喷涂加工要求涂层表面光滑平整,但织物中短纤维纱毛羽较多会影响涂层效果,因此在涂层前需对基布进行压光处理,使涂层面更光洁。该织物交织点颗粒较大,当涂层量过低时涂层面凹凸比较明显,影响喷涂质量。这需用一定的涂层量来保证涂层面平整,但又不能太厚以保证后期喷涂量,涂层量以30 g/m2为宜。在配制涂层剂时由于选用的阻燃剂为固体无机阻燃剂,需搅拌充分使涂层剂各成分混合均匀,保证涂层效果。在涂层加工中如果采用一次性涂层,由于涂层量大涂层面易出现不均匀,因此采取2次涂层来做到既有一定涂层量,又能保证其均匀涂层[9]。其工艺流程:

压光定型→上胶→一次涂层→焙烘(190℃)→二次涂层→焙烘(190℃)→检验→打卷。

2.2.4 喷涂

将一定量的功能性材料与相关助剂配制成合适的浓度,用专用喷涂设备进行喷涂加工,以增强防红外等隐身功能。生产中要注意喷涂的均匀性和喷涂量控制。

成品篷布的隐身性经相关部门组织检测表明达到要求,其他主要指标经相关法定机构测试均达到要求,成品主要性能指标见表4。

表4 成品性能指标

3 结语

对新型隐身篷布基布开发,通过选用不锈钢纤维/涤纶混纺纱与高强涤纶长丝作坯布原材料,使篷布达到了强力高、重量轻的要求,且有良好的隐身性、耐气候性。选用耐水洗、阻燃性好、环保型阻燃剂,采用基布阻燃与涂层阻燃相结合使篷布具有良好的阻燃性能;经涂层加工使篷布具有良好的防水性,后经喷涂加工使篷布的隐身性得到进一步提高。

在生产中并捻、整经、织造工序应保证各纱线通道光滑,减少纱线毛刺产生;染色时不能使用强碱,减少坯布强力损失。

[1]杨延安,张文彦,白文峰.不锈钢纤维的吸波性能研究[J].稀有金属快报,2006,(8):33-37.

[2]薛 元,汤成坦,颜志勇.工业用涤纶长丝的结构与性能[J].纺织学报,2009,(11):33-36.

[3]王旭东,蒋洪晖,顾兆梅,等.多功能战术篷布的研制与性能分析[J].表面技术,2011,(3):85-87.

[4]王鲁英,嘎力巴,刘 姝,等.阻燃涤纶织物的现状与发展[J].合成纤维,2011,(10):6-10.

[5]王 忍,杜文琴.涂层织物生产方法与发展趋势[J].纺织导报,2011,(2):58-62.

[6]蔡科丽,袁 俊,李 静,等.轻型帐篷织物的开发[J].棉纺织技术,2014,(5):55-59.

[7]张洵栓.染整概论[M].北京:中国纺织出版社,1995.

[8]周 燕.涤纶织物的DP-150耐久阻燃整理[J].印染, 2010,(11):32-34.

[9]李 红,徐新伟.涤纶织物的涂层阻燃整理[J].丝绸,2009, (2):25-27.

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

重庆市自然科学基金(cstc.2008AC4065)

杨仕成(1974-),男,工程师,主要从事纺织品开发与生产,E-mail:yangsc9411@sina.com。