CN1952255A - 具有防制多重光谱的织物和其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有防制多重光谱的织物。本发明还关于一种具有防制多重光谱的织物的制备方法。

Description

具有防制多重光谱的织物和其制备方法

技术领域

本发明提供一种具有防制多重光谱的织物。本发明还关于一种具有防制多重光谱的织物的制备方法。

背景技术

一般伪装布料仅能在可见光范围(波长0.4微米到0.75微米)与周围环境匹配时才能达到伪装效果。但在实际的军事应用上，往往同时将可见光与近红外线(0.75微米到1.5微米)、远红外线或雷达波检测造影相互对照以判断其真伪。如果仅能在可见光范围与周围环境匹配，那么近红外线、远红外线或雷达波部分就会原形毕露。

例如，对军事伪装最常见的叶绿素而言，传统绿色涂料的多重光谱反射与天然叶绿素的反射，两者在可见光部分反射曲线相近，但是近红外线部分吸收曲线则相差很远，敌军便可轻易利用其中差别辨别，如图1所示。

鉴于此，目前极需一种能反制可见光、近红外线、远红外线和雷达波等多重光谱范围检测的伪装材质。

发明内容

本发明关于一种具有防制多重光谱的织物，所述织物包含经金属化处理的表面和含吸波材料的树脂层。

本发明还关于一种具有防制多重光谱的织物的制备方法，其包含使织物表面金属化的处理和将含吸波材料的树脂涂布于金属化处理的表面上。

本发明的织物包含任何可制成织物和不织物的纤维，包含合成纤维(例如聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚丙烯纤维和嫘萦)、天然纤维(如棉)或合成纤维和天然纤维的交织纤维(如尼龙/棉，聚酯/棉等)。

织物的表面金属化处理的目的在于赋予织物折射与吸收电磁波的效果。

金属化处理包含，但不限定于，蒸发(Evaporation)，溅镀(Sputtering)和无电解电镀(Electroless Plating)等。

蒸发是将织物置于真空腔体内(0.0001托到0.1托)，加入适当的金属(例如铜、镍、铝、金、银、钛、硅或其它金属)，在足以氧化所述金属的高温下将金属氧化，而后在织物上迅速冷却而形成表面金属化的织物。

溅镀是将织物置于真空腔体内(0.0001托到0.1托)，通入适当的气体(如氩)，以功率50到1000瓦的直流电激发等离子，再撞击金属靶材，将金属(例如铜、镍、铝、金、银、钛、硅或其它金属)撞击到织物表面，形成金属化的织物表面。

无电解电镀是将织物浸于无电解电镀液中，以控制自动催化还原方法将金属镀于织物上。无电解电镀包含，但不限定于，无电解镀铜和无电解镀镍。

本发明含吸波材料的树脂包含，但不限定于，聚胺基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂或环氧树脂。

本发明的吸波材料能使电磁波能量损耗，且包含一种或一种以上的电阻性材料、磁性材料、介电性材料、纳米材料和变色材料的组合。所述材料选自基本上由铜、镍、铝、钛、锌、银、金、硅、铬、锡、碳、钨、锆、铂、其合金、氧化物和氢氧化物组成的群，分述如下：

电阻性材料(如镍铬合金、氧化锡)：

微观而言，材料中传导带的自由电子在电磁波电场的加速作用下，冲撞到电阻性材料内的原子，电子的运动就会受到阻碍。电子的运动动能就会转换成热能，此一热能就是电磁波在材料中所损失的能量。

另外在宏观的共振效果中，则是利用吸收体材料本身有限的导电率与较小的自由电子密度，形成阻抗体或阻抗体薄膜，以多层的电阻性金属护幕使电磁波在多层吸收体内产生共振，而消耗电磁波的能量。

磁性材料(如亚铁盐(Ferrites)，羰基铁粉(Carbonyl Iron))：

当电磁波的磁场与磁性材料作用时，会使材料内部的磁矩(magneticmoment)顺着磁场方向排列。当电磁波的磁场方向随着频率转换时，磁场随之改变，由于材料的矫顽力而产生磁滞现象，以致于消耗了电磁波的能量。

介电性材料(如碳黑(carbon black))：

由于电阻性材料的自由电子密度很高，使电磁波产生反射现象。所以通过添加介电性材料以降低材料中的电子密度，有助于吸收电磁波。

纳米材料(如纳米碳管(carbon nano-tube)，纳米金属(如铜、镍、铝、钛、锌、银、金、铂等金属)和其氧化物)：

纳米是十亿分之一米的单位大小。当物质小到纳米尺寸时，由于量子效应，物质的局域性以及巨大的表面和界面效应，可使其物理性能和化学性能发生变化。

变色材料：

可分为光致变材料(如纳米银)和电致变材料(如氧化钨、氧化钛、氧化锆混合物)两种。其主要是利用光或电来改变材料的氧化和还原状态，或改变顺反异构物的排列，以改变材料对于不同光谱的吸收能力。

吸波材料的添加量通常根据不同需求而定，一般添加量约占树脂总重量的3到80重量％。

为增进表面金属化处理的效果，可在织物表面金属化前进行织物表面改质。另外为使织物或涂布层外观能与周围环境匹配，可在织物表面金属化前进行织物印花染色，或者在织物涂布含吸波材料前将所要色膏溶入树脂。

织物表面改质包含化学方法与物理方法。化学方法是以碱液处理(如氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠)或界面活性剂处理，将织物表面微蚀刻或清洁，以增进金属颗粒与织物表面的接着力。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物为例，以15到35％氢氧化钠使PET织物表面微蚀刻，减量率约5到15％，有助于无电解电镀的金属颗粒与织物表面结合。物理方法是以等离子(Plasma)处理或水洗处理，将织物表面改质或清洁，以增进金属颗粒与织物表面的接着力。以等离子处理为例，可将织物置于真空腔体内(压力为0.0001托到0.1托)，通入适当气体(例如氮、氧、氩或其混合)，以功率50到1000瓦的直流电，射频或微波激发等离子，以改善织物表面结构，提高金属与织物表面的密着性。

图2为本发明织物结构的一实施例，所述织物结构包含织物(10)、染料层(40)、金属层(20)和含吸波材料的树脂涂层(30)。

图3为本发明织物结构的另一实施例，所述织物结构包含织物(10)、金属层(20)、含吸波材料的树脂涂层(30)和金属层(20)。

图4为本发明织物结构的另一实施例，所述织物结构包含织物(10)、金属层(20)、含吸波材料的树脂涂层(30)、金属层(20)和织物(10)。

人类的眼睛可看到的光称为可见光(波长0.4到0.75微米)，而一般的伪装布料仅能在此范围内达到伪装效果。红外线是一种肉眼看不见的光波，在自然界中一切温度高于绝对零度(摄氏零下273度)的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。只要被测物体温度和环境温度差距大时，就非常容易被检测。本发明织物可减少各种热源如飞弹武器、人员、各式马达和其它人工设施等所产生的热辐射，以降低被检测到的可能性。其效果为在可见光与近红外线(波长0.75到1.5微米)的范围内，能使采用本织物作为表面伪装遮蔽的被检测物在夜视照相下所呈现的结果与周围自然环境达到96％以上的匹配度，达到欺敌伪装的目的。本发明织物符合MIL-C-29745和MIL-C-46168D等规范伪装隐形光谱的要求。

远红外线(波长3到15微米)检测原理是利用每一种不同物质的特性辐射波长，来分辨出目标物，如发动中的引擎为高热集中物；炮管发射温度也会升高；甚至人员本身也有热辐射。本发明织物在热辐射检测范围波长3到15微米能有效吸收热源达到75％以上，可减少人体、引擎与任何热发生源的逸散，有效达到反制远红外线检测的可能，对被检测者提供较好的伪装效果。

雷达检测的能力决定于目标物的雷达散射截面积(Radar Cross Section，RCS)的大小，RCS是指被检测物体对雷达波的有效反射面积，反雷达检测的方法便是采用各种手段来减小被检测物体的RCS，即达到雷达衰减功能。本发明织物在波频1到12ghz范围，可以吸收雷达电磁波并将其转变成热能，使得雷达发出的信号无法回到接受器，将雷达反射信号降到最低，具有减少雷达截面积(RCS)30％以上的功能。

雷达衰减功能的检测仪器包含，但不限定于，矢量网络分析仪(Vectornetwork analyzer)、射频产生仪器、散射参数仪、号角天线和放大器。

雷达衰减的检测方式如下所示：

(1)在电波暗房(Anechoic chamber)或空旷无反射噪音处，将矢量网络分析仪操作频率定在8-12GHz范围内。

(2)取一平方米金属板放置于距天线至少800cm距离，调整方位使电波自号角天线(Horn antenna)垂直入射到金属平板。

(3)矢量网络分析仪执行校正。将金属板反射率校正为0dB后，再以伪装网覆盖原金属板上(面对天线)位置。伪装网与金属平板距离至少5厘米，调整伪装网张罗松紧度使网上叶片与金属平板的夹角平均在15度到45度间。

(4)经校正测量后反射衰减值在-1.5dB(吸收30％)到-10dB(吸收90％)范围内为合格。

本发明织物可用以制成任何形式与任何颜色的表面伪装物，例如伪装网、军用衣着、雨衣和其它具有伪装需求物体的表面遮蔽。本发明织物可用于不同地区并与当地周围环境背景相融合，能有效反制可见光、近红外线、远红外和雷达波等等多重光谱范围的检测。

使用者可配合环境需求而设计成不同的树脂颜色，例如在草原丛林以绿色为主，在黄土高原或沙漠地区则设计成土黄色。

搀合吸波材料的树脂被涂布于织物上(刮刀厚度例如为0.3毫米以上)。织物于适当温度(例如90到130℃)烘干以去除挥发份。之后，再将织物置入烘箱中，于适当温度(例如120到160℃)和适当速度(例如10到40米/分钟)进行熟成。

以下实施例进一步说明本发明，本发明所属技术领域中的技术人员可由其更清楚了解本发明的实施。

附图说明

图1为天然草和人工草的一般化光谱反射曲线图。

图2为本发明织物结构的一实施例。

图3为本发明织物结构的另一实施例。

图4为本发明织物结构的又一实施例。

图5为本发明实施例所得织物经红外线光谱测试结果。

具体实施方式

实施例1

织物(NF1200和MP200，PET)进行印花染色。之后，以20％的氢氧化钠对织物微蚀刻而进行表面改质处理。之后，将织物置于真空腔体内(0.1托)，通入氩气，以功率500瓦的直流电激发等离子，再撞击金属靶材，进行表面金属化。将含吸波材料的聚胺基甲酸酯树脂(PU)涂布于织物表面，吸波材料包含镍铬合金(电阻性材料)、亚铁盐(磁性材料)、碳黑(介电性材料)和纳米镍、锌和铂(纳米材料)。于110℃烘干以去除挥发份。之后，再将织物置入140℃烘箱中，25米/分钟速度进行熟成。

本实施例所采用树脂内含吸波材料的元素和重量百分比如下(能量散布分析仪(EDS))：

元素	重量％	原子％
			碳	22.69	54.07
氧	4.18	7.49
			硅	9.59	9.26
钙	0.13	0.09
			铬	0.96	0.53
铁	43.88	22.49

镍	11.98	4.33
			锌	2.65	1.16
铂	3.95	0.58
			总量	100.00	100.00

涂布结果：

实施例所得织物经近红外线光谱测试，结果如图5所示。

MIL-C-29745和MIL-C-46168D波长和反射值规格一览表：深绿、森林绿、橄榄绿于600nm到900nm波长间的反射值标准如下表：

实施例织物的近红外线光谱中各波长的反射值均在MIL-C-29745和MIL-C-46168D标准内，所述织物符合MIL-C-29745和MIL-C-46168D等伪装隐形光谱的规范。

其它物性测试结果：

织物		NF1200	MP200
				码重(克/平方米)		242.5	222
拉力强度(公	经向	58.5	67.1

斤)	纬向	42.2	50.2
				撕裂强度(克)	经向	479	393
纬向	442	345
			耐水压(毫米H2O)		16220	17550
剥离度(克)		1248					1378
			耐挠曲性(25℃)		经：25000回→通过纬：23000回→通过	经：25000回→通过纬：24000回→通过
耐寒屈曲性(-30℃)		经：2500回→通过纬：2200回→通过					经：2600回→通过纬：2300回→通过
			紫外线阻断(％)		99.95	99.91
电磁波遮蔽值30MHz到1.8GHz(dB)		60↑					60↑
			电磁波吸收值(1.8GHz；dB)		5.5	6.4

实施例2

织物于真空腔体内，以射频(功率500瓦)激发等离子进行表面改质处理，之后进行无电解电镀。之后，将含吸波材料(同实施例1)的聚胺基甲酸酯树脂(PU)涂布于织物表面。于110℃烘干以去除挥发份。再将织物置入135℃烘箱中，30米/分钟速度进行熟成。

本实施例织物还符合MIL-C-29745和MIL-C-46168D等伪装隐形光谱的规范且具有优良的电磁波遮蔽值。

本申请案所述的实施例仅为本发明的具体实施例，但是本发明的主旨并不局限于此。任何以本发明所实施的变化或修饰均被涵盖在本案的专利范围内。

Claims (12)

1.一种具有防制多重光谱的织物，所述织物包含经金属化处理的表面和含吸波材料的树脂层。

2.根据权利要求1所述的织物，其中织物的表面经蒸发、溅镀或无电解电镀的金属化处理。

3.根据权利要求1所述的织物，其中树脂包含聚胺基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂和环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的织物，其中吸波材料包含一种或一种以上的电阻性材料、磁性材料、介电性材料、纳米材料和变色材料。

5.根据权利要求1所述的织物，其中织物的表面于金属化处理之前进行织物表面改质。

6.根据权利要求5所述的织物，其中织物表面改质包含等离子处理、水洗处理、碱液处理和界面活性剂处理。

7.一种具有防制多重光谱的织物的制法，其包含使织物表面金属化的处理和将含吸波材料的树脂涂布于金属化处理的表面上。

8.根据权利要求7所述的制法，其中织物表面金属化的处理包含蒸发、溅镀和无电解电镀。

9.根据权利要求7所述的制法，其中树脂包含聚胺基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂和环氧树脂。

10.根据权利要求7所述的制法，其中吸波材料包含一种或一种以上的电阻性材料、磁性材料、介电性材料、纳米材料和变色材料。

11.根据权利要求7所述的制法，其于织物表面金属化处理之前另外包含织物表面改质。

12.根据权利要求11所述的制法，其中织物表面改质包含等离子处理、水洗处理、碱液处理和界面活性剂处理。

Images