新型隱身篷布的開發

楊仕成

(重慶市紡織工業研究所有限責任公司,重慶400038)

新型隱身篷布的開發

楊仕成

(重慶市紡織工業研究所有限責任公司,重慶400038)

采用不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與高強滌綸長絲按一定比例進行交織,織物經染色和后整理所制得的蓬布具有重量輕、強力高的特點,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行噴涂,使最終產品達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;產品開發

隨著各種光電技術在現代軍用偵測裝備上越來越廣泛地應用,對軍用武器裝備及設施的偽裝保護提出了更高要求。由于傳統蓬布只能為裝備提供對風、雪、光等自然因素的抗侵蝕能力,因此已不能滿足現代國防發展的需要。為使武器裝備在儲存、運輸、待命等狀態下得到更好保護,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的迫切需求。新型隱身篷布可大大減輕軍隊篷布重量及提高篷布的使用壽命,增強部隊的快速反應能力,對打贏現代高科技戰爭具有重要意義。

1 產品設計

1.1 產品要求

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

1.2 技術措施

1.2.1 原料選擇

新型篷布主要通過添加不銹鋼纖維來達到其隱身性能。相關研究表明當不銹鋼纖維絲徑小于2μm時具有獨特的各向異性,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則排列,不僅對雷達波有吸收功能,而且對雷達波的反射呈散射狀態,有利于提高篷布的隱身性。由于篷布后期需進行涂層和噴涂加工,因此坯布重量需小于200 g/m2。經試驗表明在織成重量200 g/m2織物時,斷裂強力經向遠小于2 100 N,緯向遠小于1 800 N,不能滿足篷布基布的要求,這就需要添加一種強力更高的紗線。

滌綸高強絲是一種高強、耐磨、高模的高性能纖維,具有受熱強力損失小,耐氣候性能優異等優點,具體性能見表1。

表1 不同類型高強絲性能指標[2]

由表1可知HT型高強滌綸絲強力高但熱收縮性大,而短纖維紗收縮小,如差異過大不利于篷布的后加工;而LS型高強滌綸絲具有較高強力,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力要求下重量更輕,能實現篷布的輕型化。高強滌綸絲模量較高,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緯紗,進行交織以達到篷布強力高、重量輕、防雷達要求。

根據相關資料[3],一般功能纖維含量在8%左右吸波性能最好。據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絲,按不銹鋼纖維含量同為8%,進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力

由表2可知,2#織物的吸波性最好,斷裂強力可達到篷布要求,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。滌綸的極限氧指數低屬可燃纖維,需對其織物進行阻燃處理。滌綸織物經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良的阻燃性,還要求對織物強力損失小,以及具有耐久性和環保性等。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,涂層強度好,耐磨、耐水、透濕性好等特點。可用于很薄的涂層,可根據具體使用要求改變原料規格品種和配方,合成所需性能的產品;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 織物規格

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

2 篷布生產

2.1 織物生產

2.1.1 并捻

滌綸高強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。并捻工序應保持紗路清潔與光滑,以減少毛絲的產生。

2.1.2 整經

整經時要保證絲線通道光潔,防止毛絲產生;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,長絲應采用比混紡紗更小的張力配置。整經過程中應盡量少停臺,以減少經紗張力變化。

2.1.3 穿經

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片、直條,以減少紗線額外摩擦產生毛刺。同時注意紗線排列的正確性。

2.1.4 織造

織機采用劍桿織機。該產品由于紗線剛性大,打緯區經紗易磨毛導致經紗粘連、開口不清,產生跳紗、網斷等疵點;故宜采用“早開口、晚引緯”工藝,將開口時間適當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堿,以減少對滌綸纖維的破壞,保證織物強力。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合,使其具有強耐水洗性又減少坯布的強力損失。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%)→預烘(80-90℃,5 min)→焙烘(195℃,50 s)。在處理過程中要嚴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行壓光處理,使涂層面更光潔。該織物交織點顆粒較大,當涂層量過低時涂層面凹凸比較明顯,影響噴涂質量。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→打卷。

2.2.4 噴涂

將一定量的功能性材料與相關助劑配制成合適的濃度,用專用噴涂設備進行噴涂加工,以增強防紅外等隱身功能。生產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相關部門組織檢測表明達到要求,其他主要指標經相關法定機構測試均達到要求,成品主要性能指標見表4。

表4 成品性能指標

3 結語

對新型隱身篷布基布開發,通過選用不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與高強滌綸長絲作坯布原材料,使篷布達到了強力高、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、環保型阻燃劑,采用基布阻燃與涂層阻燃相結合使篷布具有良好的阻燃性能;經涂層加工使篷布具有良好的防水性,后經噴涂加工使篷布的隱身性得到進一步提高。

在生產中并捻、整經、織造工序應保證各紗線通道光滑,減少紗線毛刺產生;染色時不能使用強堿,減少坯布強力損失。

[1]楊延安,張文彥,白文峰.不銹鋼纖維的吸波性能研究[J].稀有金屬快報,2006,(8):33-37.

[2]薛 元,湯成坦,顏志勇.工業用滌綸長絲的結構與性能[J].紡織學報,2009,(11):33-36.

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

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

[5]王 忍,杜文琴.涂層織物生產方法與發展趨勢[J].紡織導報,2011,(2):58-62.

[6]蔡科麗,袁 俊,李 靜,等.輕型帳篷織物的開發[J].棉紡織技術,2014,(5):55-59.

[7]張洵栓.染整概論[M].北京:中國紡織出版社,1995.

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

[9]李 紅,徐新偉.滌綸織物的涂層阻燃整理[J].絲綢,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

重慶市自然科學基金(cstc.2008AC4065)

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