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迷彩隱身印花技術(shù)
集萃印花網(wǎng)  2009-03-03

    【集萃網(wǎng)觀察】汶川地震引起了全國和世界人民的廣泛關(guān)注,眾志成城,抗震救災(zāi)。在抗震救災(zāi)中一架LH92734號軍用直升機(jī)失事,倍受國人的密切關(guān)注搜救工作。報(bào)載據(jù)新華社電稱:成都軍區(qū)抗震救災(zāi)聯(lián)合指揮部有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,直升機(jī)失事后,可能出現(xiàn)機(jī)體散落,變成碎片的機(jī)身涂有軍用迷彩,與植被的顏色相同,在一定距離很難通過肉眼分辨。特別是失事地域山高林密很多地方因?yàn)榈卣鹨l(fā)山體松動還在不斷滑坡,無論是徒步攀越,還是直升機(jī)空中搜索,難度都非常大。上述新聞報(bào)道中提到的軍用迷彩一詞,本文就此加以介紹。

    迷彩隱身的由來

    一提到迷彩二字人們首先想到的作戰(zhàn)用的迷彩服,其次是各種裝備(軍車、坦克、飛機(jī)、大炮等)的罩衣和野營帳篷、遮障等。作為作戰(zhàn)迷彩服,這是在無數(shù)戰(zhàn)爭中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)而逐步發(fā)展起來的。早在1856年,歐洲軍團(tuán)士兵就應(yīng)用土黃色軍服,那時(shí)人們并沒有意識到從“隱身”角度去考慮問題,而是從“耐臟”角度采用的。而在實(shí)際戰(zhàn)斗中這種土黃色軍服卻顯示了防護(hù)作用。這才促使英國在1902年首先選用黃色軍服取代了傳統(tǒng)的紅色軍服,由此認(rèn)識到了這種顏色軍服可減少部隊(duì)傷亡。同年美軍在菲律賓殖民地戰(zhàn)爭中也采用了黃色軍服。從此開始,引起人們最初認(rèn)識到了光學(xué)隱身技術(shù)的重要性。接著日本在日俄戰(zhàn)爭中也采用了土黃色軍服,相繼各國都采取了光學(xué)隱身技術(shù)。其目的是保護(hù)自己,欺騙敵人,提高生存能力的軍事偽裝或隱身技術(shù),逐步引起了各國的注意力。從戰(zhàn)爭的教訓(xùn)中,使人們認(rèn)識到軍服的顏色在軍事上的特殊功能。1914年,法國炮兵首次用畫有迷彩圖案的帆布單覆蓋在大炮上,這就是迷彩最原始的應(yīng)用。英軍根據(jù)法軍的經(jīng)驗(yàn),開始將變形迷彩應(yīng)用于飛機(jī)和艦船上。第一次世界大戰(zhàn)后,德國、法國、英國、美國、俄國、意大利等許多國家開始將迷彩軍服應(yīng)用于單兵。德國研究應(yīng)用迷彩一直領(lǐng)先于世界,1935年,德國正式制作出世界上第一套迷彩軍服,并成立了迷彩研究培訓(xùn)中心,相繼各國對迷彩的研究工作就一直沒有停止過。至今,國內(nèi)外已研究成功應(yīng)用的迷彩圖案已達(dá)350多種。我國于20世紀(jì)70年代開始研制迷彩服,現(xiàn)有林地型、荒漠型、城鎮(zhèn)型、海洋型、山地型等品種。使用較多的是林地型,為滌棉混紡織物,一般要經(jīng)過阻燃處理,采用四色迷彩,在研制過程中突破了應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)理論和現(xiàn)代顏色理論兩個(gè)技術(shù)關(guān)鍵,建立了一整套迷彩偽裝理論。

    迷彩隱身的基本原理

    所謂隱身(或稱偽裝)就是隱蔽我方,欺騙、迷惑敵方而釆取的各種隱真示假的措施。迷彩隱身就是利用涂料、顏料(染料)或其它相關(guān)材料直接噴涂或印刷在基材上或噴、印后再粘貼在目標(biāo)表面,用以減小或改變目標(biāo)與背景之間的波譜反射、輻射特性之間的差異而進(jìn)行的一種實(shí)施的偽裝技術(shù)。當(dāng)一個(gè)特定目標(biāo)在其一定環(huán)境背景下能被肉眼清楚地辨別,主要是由于目標(biāo)與背景的顏色有差別,差別越大越明顯。物質(zhì)的顏色來自于它對可見光的選擇性吸收或選擇性反射。反射光譜有差別,顏色就會有不同。為此,研究迷彩隱身技術(shù)的基本原理就是在于消除或者縮小目標(biāo)與背景之間的光譜反射特性的差別,達(dá)到降低目標(biāo)的顯著性或增強(qiáng)模糊目標(biāo)外形的作用。迷彩服裝是以偽裝紡織品中最基本、最普遍的偽裝,是對應(yīng)可見光的偽裝即對肉眼的目視偽裝。其機(jī)理是通過圖案設(shè)計(jì)和色彩搭配使偽裝織物具有與背景相近的可見光波段的反射光譜圖。換言之,在可見光譜范圍內(nèi),印制圖案色彩的光譜反射曲線與背景的色彩圖型的光譜反射率曲線越接近,目視隱身(或偽裝)的效果越好,越讓人難于發(fā)現(xiàn)。將這種特殊的圖譜和色彩組合而稱之為迷彩。由于地理環(huán)境變化多端的復(fù)雜性和戰(zhàn)時(shí)背景顏色的多變性,所以,單一的圖案和顏色很難適應(yīng)于各種背景的隱身,為此,有如前面所述林地、沙漠等七種或更多類型的迷彩圖形來適應(yīng)多變的背景。

    迷彩服裝的印花技術(shù)

    在現(xiàn)實(shí)生活中,迷彩日益引起了一些非專業(yè)人士、普通老百姓、特別是廣大青年人的喜愛和關(guān)注。在街面上時(shí)常會看到有人全身著裝迷彩,這次抗震救災(zāi)廣大官兵也都是以迷彩軍服出現(xiàn)的。人們從表面上看去軍用迷彩與民用印花織物沒有什么不同,看上去迷彩圖案花色還會顯得比民用花型單調(diào)、死板,沒有什么精細(xì)花紋而只是色彩斑塊的組合。民用的印花工藝如絲網(wǎng)印花(如涂料印花、染料印花等)完全可以用于迷彩印花。但從內(nèi)在質(zhì)量上看,由于軍訓(xùn)和作戰(zhàn)環(huán)境氣候多數(shù)處于惡劣條件下,對迷彩印花織物的色牢度要求非?量,除選用適宜印花工藝外,涂料、染料的選擇是至關(guān)重要的。一般都是經(jīng)過專門篩選或?qū)iT合成制造的,各個(gè)國家都有自己的標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)檐娪闷范际潜C艿摹C圆士椢镆哂袃?yōu)良偽裝效果和超級的染色印制牢度,結(jié)合圖案設(shè)計(jì)和染料顏色的選擇,使印制迷彩圖案在可見光波段的反射率圖譜與背景的反射率圖譜應(yīng)相近,使肉眼難以分辨。每一種顏色都有特定的模擬對象(如白色模擬新雪;亮綠色摸擬新生葉或綠草),所以,用于迷彩的顏色的染料并不多。

    根據(jù)迷彩服裝選用的布料的不同下邊介紹兩種印花工藝。

    1、純棉織物迷彩印花

    用于純棉織物迷彩印花選用的染料主要有活性染料、涂料和還原染料。其中涂料印花織物由于耐刷洗牢度差,耐摩擦牢度不良;钚匀玖系哪蜌夂蛐院蜐窭味扰c服用要求有一定差距,所以,在軍用迷彩上述兩種材料印花已經(jīng)較少采用。應(yīng)用最多的要算是還原染料印花。還原染料色牢度良好,色澤鮮艷,色譜齊全,印花色漿穩(wěn)定,拼色方便。除某些黃、橙、棕、紫染料有光敏脆損作用,會引起日曬牢度降低,所以,使用時(shí)妥善選擇性能適宜的染料是非常重要的,如從還原染料中選取適用迷彩的有:還原黑JMG、還原棕JMGR、還原橄欖JMT、JMBR、還原黃JMG、還原藍(lán)1號、2號,還原黃JMGB等。

    還原染料印花工藝有:含有還原劑和助劑的全料法及軋還原劑堿液的快速汽蒸法兩種,在此僅介紹后者。快速汽蒸法是將染料和原糊制成色漿,以絲網(wǎng)印花方式印制迷彩花紋。由于某些原糊遇強(qiáng)堿、濃電觧質(zhì)溶液會呈現(xiàn)凝固狀態(tài),例如海藻酸鈉。甲基纖維素糊。將這些原糊與迷彩還原染料調(diào)制成色漿,在印花烘干后,再浸軋還原劑和燒堿溶液,隨即立馬進(jìn)行快速蒸化。這樣不但印制方便,而且在印花色漿中沒有加入還原劑和堿,印花烘干后的織物可以貯存而不會影響還原染料的固著率。使用還原劑為保險(xiǎn)粉、堿劑用燒堿。汽蒸溫度130-140℃、時(shí)間20s左右。因布料上水分多,可以獲得較高的固色率。

    工藝流程及染化料如下:

    布料印前處理→印花→烘干→浸軋堿性還原液→快速汽蒸→氧化→水洗→皂洗→水洗→烘干

    印花工藝配方:

    原糊(海藻酸鈉) 800克

    六偏磷酸鈉       660克

    純堿             330克

    水                 x克

    合成            10公斤

 

    印花色漿處方:

    迷彩還原染料基本色漿      x

    原糊                      y

    合成                     1kg

    還原工藝還原液處方:

    燒堿        50-55g/L

    保險(xiǎn)粉    105-110g/L

    快速蒸化工藝:

    蒸化溫度       130-140℃

    蒸化時(shí)間         16-20s

    軋液率           70-75%

 

    2、滌/棉混紡織物迷彩印花

    滌棉混紡織物印花可以采用分散/活性、分散/還原染料同漿印花工藝,由于分散/活性染料同漿印花工藝存在一些不足之處,主要是兩種染料分別對不同纖維的沾色現(xiàn)象,導(dǎo)致花色鮮艷度降低,白地不白等弊病,從色彩與色牢度角度要求還是以分散/還原染料同漿印花工藝為好。所謂同漿印花就是利用兩種不同類別的染料進(jìn)行拼色。這里當(dāng)還原染料未經(jīng)還原時(shí)對棉纖維無親和力,但同分散染料一樣,對滌綸都有親和力。當(dāng)還原染料被還原成隱色體后便對棉纖維有親和力,利用這種染料性能達(dá)到使滌綸、棉纖維同時(shí)上染,完成印花目的。為此,應(yīng)采用兩相固著工藝,即印花后先經(jīng)高溫常壓汽蒸使分散染料固著,而后浸堿液還原使還原染料在棉纖維上固著。是目前主要制備防紅外迷彩服的印花工藝,它比原來采用全涂料印花工藝或者分散/活性染料同漿印花工藝無論在耐摩擦牢度、透氣性還是其他色牢度均有明顯的提高。該工藝流程如下:

    印前處理→印花→烘干→高溫常壓汽蒸或焙烘→浸軋堿性還原液→快速蒸化→水洗→氧化→皂洗→水洗→烘干→柔軟拉幅→檢驗(yàn)包裝

    滌棉混紡織物的前處理目的在于印花前去除影響后加工的有害物質(zhì)。分散/還原兩種染料的選擇如下:迷彩分散染料有JMN藍(lán)、JMB紅、JMGL黃、JMFL棕、JMLG黑。迷彩還原染料有JMLG黑、JMGR棕、藍(lán)2號、1號,JMBR橄欖、JMG黃、JMBG黃?椢锝(jīng)浸軋堿性還原液后進(jìn)行快速蒸化,離開快速蒸化機(jī)出口后,織物上的還原染料已被還原成隱色體染著于棉纖維,此時(shí)應(yīng)立即將帶有堿性還原液的織物在平洗機(jī)上沖淋,然后進(jìn)入氧化浴中,將棉纖維上的還原染料隱色體氧化,回復(fù)成不溶性的染料固著在纖維上,最后皂洗、水洗、烘干。

    印花色漿的配方與調(diào)配如下:(單位g/L)

    分散/還原染料      x/y

    海藻酸鈉原糊       400 

    防染鹽S             10

    尿   素              6 

    溫   水            適量 

    合   成             1kg

    原糊配制同前面純棉迷彩印花。

    蒸化機(jī)用還原液處方:   

    燒  堿      70-80g/L 

    保險(xiǎn)粉        100g/L 

    碳酸鈉          50/L

    10%淀粉糊     10g/L

    絲網(wǎng)印花后處理工藝條件如下:

    焙烘溫度:190-195℃,時(shí)間:2min

    快速蒸化:溫度130-135℃,蒸化時(shí)間:18-22s,

    浸軋還原液軋液率75%。

    氧化浴配方:

    過氧化氫(35%)     5ml

    冰醋酸  (98%)     2ml 

    水                     x

    合成                  1L

    迷彩服印花原來采用的全涂料印花工藝或是分散/活性染料同漿印花工藝,無論是摩擦牢度、透氣性、色牢度已不能滿足野戰(zhàn)部隊(duì)軍用服在夜間防紅外線的需求。瑞士汽巴精化有限公司和德國德司達(dá)公司對所屬工廠生產(chǎn)的還原染料和分散染料進(jìn)行了精細(xì)的篩選,選擇出了一批符合軍用服各項(xiàng)色牢度要求的染料,它們具有防紅外線反射曲線參數(shù)要求的還原染料和分散染料。例如瑞士汽巴精化公司的產(chǎn)品有如下一些:用于偽裝服的還原染料:Cibanon黑TS、Cibanon灰5G、Cibanon灰CBK、Cibanon藏青DB、Cibanon藍(lán)83962、Cibanon橄欖綠S、Cibanon橄欖綠2R、Cibanon橄欖綠B、Cibanon綠BF、Cibanon紅6B、Cibanon棕P-2R、Cibanon橙3R、Cibanon金黃RK、Cibanon黃G。

    偽裝服用分散染料:Terasil黃、W-6GS、Terasil金黃、P-4R、Terasil橙、

    3、迷彩印花的設(shè)備

    迷彩織物的印花設(shè)備,按印花方法的不同,可選用平版篩網(wǎng)印花機(jī)、臥式園網(wǎng)印花機(jī)。織物經(jīng)印花后,除全涂料印花工藝外,幾乎所有印花工藝必須經(jīng)過汽蒸固著(或焙烘)和水洗、皂洗等工序,應(yīng)必備蒸化機(jī)、(如快速蒸化機(jī))、水洗機(jī)等。

    裝備迷彩涂料調(diào)制與應(yīng)用

    涂層隱身技術(shù)是指在目標(biāo)外表進(jìn)行涂層處層,利用涂層達(dá)到令目標(biāo)隱身的目的。根據(jù)涂層種類可分光學(xué)(含近紅外光)隱身、紅外光隱身、激光隱身、雷達(dá)隱身等。這里以廣泛運(yùn)用的光學(xué)隱身為主,偽裝織物如偽裝網(wǎng)、偽裝布等,是在織物上噴(浸)涂或輥涂及絲網(wǎng)印制迷彩涂料。迷彩涂料同樣具有普通印花涂料的所有特征和特性,所以,迷彩涂料的配制與普通涂料的制備沒有什么不同。要說它有特殊的地方只是增加軍用的特殊性—即顏色的使用要滿足軍用標(biāo)準(zhǔn),光學(xué)(含近紅外光)隱身涂層這種涂料的組成一般為:著色顏料+近紅外劑+黏合劑。其中①著色顏料及填料是用來調(diào)節(jié)涂層顏色使之具有可見光下的迷彩效果。一般為無機(jī)礦物質(zhì)(如Bi203、Sb203、Co203、Cr203等)。②近紅外線吸收劑主要任務(wù)是盡量縮小目標(biāo)與環(huán)境的差異(顏色對比差異、亮度對比差異、陰影差異)技術(shù)核心在于研制防近紅外線偵察的“隱身劑”,有關(guān)隱身劑的研制將在⑵中另述。③黏合劑:光學(xué)隱身涂層涂料用黏合劑目前以丙烯酸聚氨酯為主,還有應(yīng)用如環(huán)氧樹脂、氯化橡膠、環(huán)化橡膠等。

    防近紅外線偵察隱身劑的研制。以叢林迷彩為例,綠色是主要顏色,在自然界中最為普遍,因?yàn)榫G色是偽裝的主要背景色。植物的綠色是由葉綠素構(gòu)成的,與葉綠素具有相似結(jié)構(gòu)的染料有酞菁藍(lán)、酞菁綠、卟啉等,但這些材料與葉綠素光譜反射特征還是有差異的,所以,不能直接用于隱身涂料之中。一般葉綠素在λ=550-560nm處有一特征波峰,而普通深綠色在550-560處沒有特征波峰,雖然兩者都是綠色,人眼是難以分別的。但通過近紅外線儀觀察便可將二者差別充分反映出來。迷彩涂料的制備方法與普通涂料沒有什么改變,只是軍事上的特殊性是通過特殊的顏料來實(shí)現(xiàn)的。在綠色植物背景上偽裝目標(biāo)時(shí),必須注意偽裝涂料和相關(guān)材料的選擇。一定要根據(jù)綠色植物的反射特性,使選擇的材料和涂料不僅與植物背景產(chǎn)生相近似一致的顏色感覺,還要有相近的反射近紅外線的能力(即光譜反射曲線的一致性)。如何實(shí)現(xiàn)類葉綠素反射特性呢?①實(shí)現(xiàn)類葉綠素反射特性的是生產(chǎn)一種鈷顏料,這種顏料是由金屬(鈷、鈦、鋅、鉻等)氧化物經(jīng)燒結(jié)而成的一種無機(jī)顏料,但該顏料價(jià)格較貴。②在食品工業(yè)中被廣泛應(yīng)用的天然植物葉綠素直接添加致迷彩涂料中,使涂料具有類葉綠素光譜反射特征。由于它的加入會使涂料原有性能下降。③用普通工業(yè)顏料進(jìn)行調(diào)配,有的顏料具備近紅外線高反射特性,但光譜區(qū)間卻與綠色植物不相符,需要經(jīng)過與其他顏料進(jìn)行配比,來調(diào)節(jié)光譜反射區(qū)。這里由于篇幅關(guān)系,如何利用色光相減原理,通過選擇合適的顏料配比來實(shí)現(xiàn)類葉綠素光譜反射特性略去,如用氧化鉻綠+氧化鐵黃+其他顏料可以調(diào)配出中綠迷彩涂料。④利用染料的配色功能來實(shí)現(xiàn)迷彩涂料的反射特性,因染料大多是水溶性的,雖然具有較好的配色功能及類葉綠素的反射特性,不能直接用于涂料之中,因它們不能被樹脂(黏合劑)包裹,抗日曬和雨水沖刷能力弱,必須使用時(shí),應(yīng)對選用的染料進(jìn)行改性處理,方法是將染料固定到一種載體上,然后除去水分再作為顏料來使用調(diào)制涂料。迷彩涂料主要用軍用裝備上進(jìn)行涂裝。如無光軍用草綠涂料配方:(重量g計(jì))

    亞麻醇酸樹脂  340.8     三氧化二鉻     163.5

    環(huán)烷酸鉛        0.7     氧化鐵黃       75.3

    環(huán)烷酸鈷        1.2     滑石粉         193.8

    甲乙酮          1.2     卵磷脂         4.3

    天然氧化鐵棕    9.5     松 油          160.5

    混合二甲苯     43.2

    該涂料可用于坦克、飛機(jī)進(jìn)行涂裝,實(shí)施迷彩方法可根據(jù)變形迷彩圖用的斑點(diǎn)圖案,用顏色粉筆在目標(biāo)上標(biāo)定經(jīng)始斑點(diǎn),用涂色工具涂色。該方法具有作業(yè)簡便,改涂容易,適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示為進(jìn)行迷彩涂裝的軍用車輛。如果迷彩圖案過于復(fù)雜,裝備目標(biāo)形狀特殊,采用手工涂繪有困難的話,可以采用制備絲網(wǎng)印版的方法,在一定基材上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷,將印后的迷彩圖案用膠粘劑粘結(jié)在目標(biāo)的表面上。

    迷彩偽裝是偽裝中最基本的偽裝技術(shù),并且是一種便于在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充采取其他偽裝技術(shù)措施的方法,在防熱紅外波、雷達(dá)波偵察中防中紅外、遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)偵察的偽裝材料也正在研制之中。

 

    圖2.迷彩涂裝的軍用車輛

    作者:劉永慶

  
  
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