高性能紡織材料在軍用帳篷方面的應(yīng)用及發(fā)展前景

隗元昭，姜 敏

（中國人民解放軍空軍二十三廠，北京 102200）

黨的十八大以來，黨中央把發(fā)展和安全納入國家總體戰(zhàn)略，將軍民融合發(fā)展確立為振興國家、強(qiáng)軍戰(zhàn)略。中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會將軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略納入新時期強(qiáng)國戰(zhàn)略體系，指出“形成軍民融合深度發(fā)展格局，構(gòu)建一體化的國家戰(zhàn)略體系和能力”。目前，中國已經(jīng)是世界上最大的紡織品和服裝生產(chǎn)國，能生產(chǎn)高性能纖維，如碳纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺、聚苯硫醚、高強(qiáng)度和高模量聚乙烯以及聚酯和尼龍等常規(guī)纖維，完全實(shí)現(xiàn)了差異化和功能化[1]。隨著加工、成型和功能整理技術(shù)不斷完善，紡織工業(yè)為國防和軍工服務(wù)的能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型纖維材料在軍事和民用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，例如碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、生物基聚酰胺纖維等高性能纖維及其復(fù)合材料被用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈發(fā)射設(shè)備、航空航天、人造衛(wèi)星、戰(zhàn)斗機(jī)、個人防護(hù)等方面，不僅可以提高各種裝備的防御性能，還可以提高單個士兵的作戰(zhàn)效率。因此，行業(yè)各方要抓住黨中央的戰(zhàn)略機(jī)遇，推動軍民融合發(fā)展，加快軍民兩用纖維新材料的開發(fā)，并落實(shí)到具體的建設(shè)領(lǐng)域和重大項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)軍民共享纖維新材料，為強(qiáng)國強(qiáng)軍作貢獻(xiàn)。

紡織新材料在提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)競爭力、增強(qiáng)國家綜合國力和國防能力等方面具有重要作用。西方國家一直在加大對新材料的研究力度，隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步、國際化發(fā)展的加速，目前中國在新型紡織面料領(lǐng)域的研究開發(fā)呈現(xiàn)出如下特征與發(fā)展趨勢[2]。

1 紡織材料發(fā)展歷程

用于加工紡紗品的紡紗原材料、紡織半成品和紡紗成品統(tǒng)稱為紡紗物料，包括各類化纖、紗線和布料。紡織材料的發(fā)明與應(yīng)用，是人類文明發(fā)展與社會科技進(jìn)步的必然步驟。各個時代的紡織品都是衡量當(dāng)時人類社會進(jìn)步與文明發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

我國是世界上最先制造紡織品的大國之一。早在原始社會，人類就采集了野葛、火麻和蠶絲，并利用鳥獸和哺乳動物的羽毛進(jìn)行摩擦、記錄、紡織和編制，制作出較粗糙的衣物，以代替植物草葉和動物皮毛等。隨著人類社會的發(fā)展，各種自然紡織原料的應(yīng)用也出現(xiàn)了較大變化。秦漢時期至清末，絲綢始終是我國的主要紡織材料。南宋末年，草棉逐步在我國許多地方流行，棉紡技藝顯著發(fā)展。明代棉織物發(fā)展較快，逐步代替麻織物作為服飾材料大量使用。

由于現(xiàn)代人口增多以及對紡紗品需求量的增加，棉、毛、絲、麻等自然紡紗品和化纖產(chǎn)品也越來越難以滿足人們的生活需要，尤其是紡紗品工業(yè)化的快速發(fā)展，驅(qū)使著人類進(jìn)一步探索新型紡紗原材料。通過不斷摸索與研制，黏膠纖維、醋酸纖維、可再造的蛋白質(zhì)化纖等人工合成化纖相繼問世。由于自然條件對人造化纖原材料的影響較大，人工合成化纖也應(yīng)運(yùn)而生，成為僅次于草棉的主要紡紗品原材料。從20世紀(jì)70年代開始，對新型人工合成化纖的研究開發(fā)也逐步由改善化纖的特性轉(zhuǎn)變?yōu)楦纳苽€人的生活舒適度與使用舒適度，各類經(jīng)改性的仿棉、仿毛、仿絲、仿麻等已逐步研制成功和投入工業(yè)生產(chǎn)。但近十年來，由于環(huán)境條件日趨惡化，人類的環(huán)境保護(hù)意識也日漸增強(qiáng)，新型環(huán)保可再生化纖產(chǎn)品成為當(dāng)前市場所需[3]。

2 國內(nèi)外紡織新材料的發(fā)展

新紡織面料的廣泛研究與發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，在化工方面獲得了重要的高科技成果，化工事業(yè)也在全球范圍內(nèi)廣泛開展。經(jīng)過短短十幾年的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模得到了迅速擴(kuò)大，大批高科技化纖衍生物被制造出來，大力推動了中國紡織品工業(yè)在各個領(lǐng)域的開發(fā)。

2.1 發(fā)達(dá)國家紡織新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

第二次世界大戰(zhàn)后，以歐美為主的資本主義國家出現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新與資本集中的發(fā)展趨勢，開始偏向新產(chǎn)品與科技附加值的研究，與此同時，在新型復(fù)合材料的研究上，也已逐漸脫離傳統(tǒng)紡紗技術(shù)，并運(yùn)用于能源、軍工等領(lǐng)域。目前，歐洲在紡織新材料的研究與運(yùn)用上已經(jīng)較為成熟，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也比較完善，而歐盟在新興紡織復(fù)合材料上仍保持壟斷優(yōu)勢。美國紡織業(yè)為資本密集型行業(yè)，除了一些大資本公司，部分新興紡織公司很難進(jìn)入美國市場。作為最大的發(fā)達(dá)國家，美國開始將先進(jìn)科技運(yùn)用于軍工、宇航、生物工程、醫(yī)藥等領(lǐng)域，并提供了更多節(jié)約環(huán)保的方法[4]。

2.2 發(fā)展中國家紡織新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展

發(fā)展中國家的紡織品新材料開發(fā)較為滯后，且大多呈現(xiàn)出勞動密集型態(tài)勢，生產(chǎn)技術(shù)含量也不高，主要生產(chǎn)材料為工業(yè)改性無紡布、尼龍繩布和帆布。2012年，印度開始加大對復(fù)合材料和非織造布料的研究與開發(fā)力度，并初步形成了相當(dāng)規(guī)模的合成纖維工業(yè)。中國對紡織新材料的研究起步相對較晚，但在技術(shù)方面迅速提升，尤其是步入社會主義新時代后，許多促進(jìn)新材料研究發(fā)展的重大政策措施出臺。2015年，國務(wù)院辦公廳制定了我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略的首個十年行動綱領(lǐng)—《中國制造2025》，將新材料研究納入10個重要的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域中[5]。

3 我國軍用帳篷現(xiàn)狀分析

軍用帳篷作為帳篷的一個分支，廣泛應(yīng)用于野營、指揮、醫(yī)院、倉庫等場合。隨著2007年國防科工委《關(guān)于深化國防科技工業(yè)投資體制改革的若干意見》的出臺，軍品民營化進(jìn)程加快。目前，軍用帳篷在民用方面拓展了應(yīng)用領(lǐng)域，如消防救援、救災(zāi)防洪、野外施工、休閑旅游等。目前，軍工企業(yè)和物流企業(yè)的發(fā)展仍處于多功能發(fā)展階段，以軍工和城市為主。帳篷企業(yè)的發(fā)展雖然仍處于多功能發(fā)展階段，但與全市企業(yè)的總體發(fā)展相比仍相對薄弱[6]。

軍用帳篷有很多分類方法，主要方法如下：（1）根據(jù)帳篷的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，主要有支撐帳篷、框架帳篷、折疊帳篷、網(wǎng)格帳篷和充氣帳篷。（2）根據(jù)篷布的材質(zhì)進(jìn)行分類，分為棉布、化纖布、混紡布、阻燃布、屏蔽布、防紅外線布等。（3）根據(jù)用途進(jìn)行分類，分為露營、指揮、醫(yī)療、倉儲、餐廳等。

由于軍用帳篷需要面對的客觀環(huán)境更加復(fù)雜，設(shè)計(jì)者也會考慮更多的性能，除了防雨、透氣、隔熱、抗風(fēng)、雪載、通風(fēng)、透光、抗老化等帳篷的基本性能要求外，環(huán)境適應(yīng)性、隱蔽偽裝、快速移動、耐腐蝕和三防也是現(xiàn)代軍用帳篷的主要需求點(diǎn)。

3.1 結(jié)構(gòu)

支撐式軍用帳篷質(zhì)量小、安裝快，但抗風(fēng)性差，主要用于小面積帳篷和輪班露營。例如，81型帳篷是一種支撐型軍用帳篷，若對周圍環(huán)境要求不高，也可作為大面積帳篷使用。

折疊支撐是近年來出現(xiàn)的一種新型支撐結(jié)構(gòu)，主要用于小帳篷設(shè)計(jì)。這類帳篷是折疊廣告帳篷的衍生產(chǎn)品，其安裝和運(yùn)輸性能優(yōu)于推桿支架類帳篷，但抗風(fēng)性較差。

空間框架帳篷大多采用折疊式空間框架結(jié)構(gòu)，質(zhì)量小，安裝速度較快。帳篷的空間尺寸較大，具有良好的抗風(fēng)性、密封性、穩(wěn)定性和防雨性，無需爬升作業(yè)，可滿足大型車輛和坦克的要求，可作為指揮所、辦公室、餐廳或物料倉庫。

充氣式軍用帳篷的篷布采用聚合物涂層，相關(guān)產(chǎn)品具有質(zhì)量小、裝配簡單、支撐速度快、剛性穩(wěn)定、防水隔熱性能好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

框架帳篷主要作為醫(yī)院、指揮所、集體宿舍等場所，具有很強(qiáng)的堅(jiān)固性和抗風(fēng)性，是各國帳篷制造商的主要產(chǎn)品。

3.2 材料

3.2.1 支架材料

軍用帳篷的支架一般采用金屬管材，多為鐵質(zhì)，其他材料少有鋼、鋁、玻璃鋼等。如方管邊柱：25.0、30.0、35.0 mm，中柱或脊梁：30.0、35.0、40.0 mm，圓管邊柱：25.0、38.0 mm，中柱貨脊梁：38.0 mm，壁厚：0.8~1.6 mm。

由于支撐材料大多為鐵件，為了防銹、增加耐磨性和耐腐蝕性，表面將根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行涂漆或彩涂。一般來說，油漆作民用，而彩涂作軍用（其耐磨性、耐腐蝕性和耐候性優(yōu)于油漆）。

3.2.2 防水油布材料

防水油布材料種類較多，中國的篷布材料主要是帆布，其他材料有尼龍、絲綢、Coretex等。

（1）軍用帆布。軍用帳篷對帆布的要求較高，不僅要求防水，而且要求抗老化和透氣，一些具有特殊用途的帳篷還具有抗輻射、抗生化、夜間反射和隱身的功能。帆布應(yīng)具有通風(fēng)功能，因?yàn)槿绻麕づ駜?nèi)空氣中的水蒸氣出不去，會對帳篷里的人和物品產(chǎn)生較大影響，因此，世界各地的帳篷制造商繼續(xù)開發(fā)各種面料來實(shí)現(xiàn)這一效果。20世紀(jì)50年代至80年代，中國的帳篷大多由純棉帆布制成，具有良好的防水性和透氣性，但抗老化能力和強(qiáng)度較差。一般來說，帳篷只能使用一年左右，而且重量和體積都很大，進(jìn)而提高了使用和運(yùn)輸?shù)碾y度。1990年以后，滌棉混紡帆布出現(xiàn)，雖然其強(qiáng)度增加，但防水能力下降，重量和抗老化程度與純棉相似。2000年前后，我國出現(xiàn)了一種純滌綸（短纖維）色織帆布，與前兩代帆布相比，其強(qiáng)度有了很大提高，防水能力也因廠家不同而產(chǎn)生了較大差異，重量比純棉帆布小20%~30%。

第四代軍用帆布由中國人民解放軍原總后勤部研制成功，歷時3年，不僅具有前三代軍用帆布的優(yōu)點(diǎn)，還在強(qiáng)度和質(zhì)量上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。該帆布是由聚酯（長纖維）經(jīng)高密度紡織、染整和特殊防水處理制成，抗老化期限在5年以上，重量僅為第一代帆布的25%，防水系數(shù)可達(dá)45 cm。

總體而言，帆布雖然防水性強(qiáng)、隔熱效果好，但又硬又笨重，易受潮、吸水、發(fā)霉、褪色。

（2）尼龍。尼龍的張力強(qiáng)、色澤鮮艷、光滑、不易褪色、質(zhì)地柔軟、強(qiáng)度高、不易發(fā)霉、不易蛀蝕、吸濕性小、遇凍不硬化，是目前使用廣泛的材料。

（3）TC布料。所謂TC布料，是指由T（特多龍Tetoron）和C（棉Cotton）混合而成的布料，是由經(jīng)紗部分的特多龍和緯紗部分的棉花編織而成，具有耐磨性好、耐久性強(qiáng)、強(qiáng)度高、透氣性好和質(zhì)地好的特點(diǎn)，主要適用于中型帳篷和大型帳篷。

（4）尼龍-人造絲混紡面料。這種面料經(jīng)過合成，具有尼龍和人造絲的特性。布料表面光滑，透氣性好，但耐用性和強(qiáng)度不如純尼龍，主要用于大陸性寒冷氣候。例如在寒冷天氣，當(dāng)營地的門關(guān)閉時，這種面料可以在帳篷中釋放水蒸氣，以免過于悶熱或過于潮濕。

（5）Coretex。這是美國最新技術(shù)的產(chǎn)物，具有透氣、防水、質(zhì)量小、耐磨、耐用的優(yōu)點(diǎn)，但價格相當(dāng)高昂。目前，許多帳篷的篷布采用3層結(jié)構(gòu)：外層材料包括聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、全棉等防水材料，根據(jù)特殊要求進(jìn)行阻燃、防霉、防腐、防寒等處理；中間層為隔熱層，3.0~5.0 mm合成纖維針刺氈；內(nèi)層為150 D×150 D素色阻燃布、牛津襯里布或聚酯塔夫綢。

3.3 尺寸

3.3.1 跨度

軍用帳篷的跨度通常較小，因?yàn)檫x擇的支撐材料相對較小，大多數(shù)軍用帳篷的跨度不超過15.0 m，如果需要增加面積，只需增加裝置的長度，如100人以下的軍用帳篷跨度不得超過5.0 m，100人以上帶有支撐結(jié)構(gòu)的軍用帳篷跨度不得超過10.0 m，框架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的跨度不得超過15.0 m。

3.3.2 高度

軍用帳篷一般側(cè)邊高度為1.5~1.6 m、1.8~2.0 m和2.0~2.8 m，單層泊位的共同側(cè)高為1.5~1.6 m，雙層泊位的共同側(cè)高為1.8~2.0 m，大跨度軍用帳篷大多使用2.0~2.8 m。

3.4 屏蔽功能

具有屏蔽功能的軍用帳篷可以抑制電子設(shè)備的電磁泄漏發(fā)射，在野外條件下保護(hù)信息安全，通常用于重要指揮機(jī)構(gòu)的會議室、作戰(zhàn)指揮室、重要通信樞紐、保密室等保密場所的電磁信息防護(hù)，還可為戰(zhàn)斗人員、武器裝備提供防護(hù)場合，避免受到電磁武器攻擊，以維持生命和戰(zhàn)爭力量。

該類軍用帳篷電子安全性好，抗電磁干擾和電磁武器攻擊能力強(qiáng)，屏蔽效率超過60 dB，質(zhì)量較小，由遮光材料制成，單層50~95 g/m2，實(shí)用性強(qiáng)，受場地和氣象環(huán)境影響較小。

4 紡織新材料在軍用帳篷中的應(yīng)用

在野外環(huán)境中，帳篷可以隔離出一塊獨(dú)特、安全的空地，具有簡單性和可移動性的特點(diǎn)，同時具備防風(fēng)、防雨、防雪、耐寒、抗塵、防蚊等功效。軍用帳篷是軍用建筑和國防紡織品的主要類型。帳篷及相關(guān)家電的加工制造已逐漸從國外轉(zhuǎn)移到國內(nèi)，而國內(nèi)制造加工整體水平不高，中高端帳篷所需的主要材料和工藝仍需進(jìn)口。國家經(jīng)濟(jì)和軍隊(duì)建設(shè)是頭等大事，關(guān)乎著一個國家的安全與發(fā)展。

軍用帳篷的主要優(yōu)點(diǎn)是簡易、方便、快速、堅(jiān)固和耐用，在南方能用2~3年，在北方能用3~4年。按照隔熱性能分類，軍用帳篷可以分為隔熱帳篷（又稱棉帳篷）和單層帳篷；按照功能分類，軍用帳篷可以分為辦公帳篷、指示帳篷、居住帳篷、倉庫帳篷、保健帳篷和烹飪帳篷；按照材質(zhì)分類，軍用帳篷可以分為分成毛氈帳篷、化纖布帳篷、混紡布帳篷、阻燃型布料帳篷、熱屏蔽布帳篷、抗紅外布料帳篷等；按照構(gòu)造方式分類，軍用帳篷可以分為框架帳篷、直桿帳篷、充氣帳篷等。

5 紡織新材料的發(fā)展趨勢

5.1 紡織新材料將進(jìn)一步促進(jìn)紡織行業(yè)與其他行業(yè)整合和發(fā)展

在現(xiàn)實(shí)生活中，很多行業(yè)都需要紡織新材料，不僅有紡織行業(yè)，還有軍事、醫(yī)藥等行業(yè)。由此可以大膽猜測，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和紡織行業(yè)的不斷革新，紡織新材料將應(yīng)用于諸多行業(yè)，并進(jìn)一步促進(jìn)紡織行業(yè)與其他行業(yè)融合和發(fā)展。

5.2 紡織新材料將推動社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

隨著環(huán)保意識的覺醒，人們?nèi)缃裨桨l(fā)急切地要求各行各業(yè)大量應(yīng)用先進(jìn)的環(huán)保材料，為地球減少負(fù)荷，而新興紡織材料在醫(yī)療上的廣泛應(yīng)用便是最好的證明，例如新興夾板繃帶的產(chǎn)生。眾所周知，由于過去的夾板材料大多為石膏，對自然環(huán)境造成了一定的污染，同時在制造石膏夾板的過程中，因?yàn)槠浞蹓m含量較高，也會對工人的身體健康產(chǎn)生一定的危害。因此，新型材料的廣泛應(yīng)用將不斷推動社會經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，一些技術(shù)含量較高的環(huán)保型紡織材料必將得到人們的廣泛認(rèn)可。

5.3 紡織新材料的發(fā)展是不斷創(chuàng)新的過程

紡織新材料的發(fā)展方向必須趨于環(huán)保和高科技，以滿足不同行業(yè)的不同要求，清除所有不利于環(huán)境保護(hù)和無法滿足現(xiàn)代發(fā)展需要的舊材料。未來任何一個行業(yè)要想長足發(fā)展而不被拋棄，都需要跟上時代的發(fā)展步伐，不斷創(chuàng)新，紡織材料也是如此。只有創(chuàng)新，才能更好地滿足人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要。

5.4 紡織新材料朝著高科技含量、低成本方向發(fā)展

新型紡織材料正朝著高科技含量、低成本的方向大力發(fā)展。紡織新材料的快速發(fā)展正轉(zhuǎn)向市場需求，進(jìn)而面臨性能和成本的競爭。在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，為了降低成本、延長產(chǎn)品使用壽命和提高產(chǎn)品附加值，紡織新材料的開發(fā)不斷深入。未來，新型紡織材料的三維形態(tài)將逐步向小型化、功能化和模塊化轉(zhuǎn)變，且新材料的開發(fā)成本也將顯著提高研究效果及其實(shí)用價值。

6 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展以及各種科技的應(yīng)用，各行各業(yè)對紡織新產(chǎn)品有了更多的需求，紡織新材料的廣泛應(yīng)用也轉(zhuǎn)變了行業(yè)的發(fā)展方向，促使相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化。紡織新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用前景廣闊，新材料的研發(fā)已上升到國家戰(zhàn)略水平。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，新材料的開發(fā)也促進(jìn)了紡織新產(chǎn)品的進(jìn)步，并不斷改善社會生產(chǎn)方式、提升民眾的生活水平。