【集萃网观察】汶川地震引起了全国和世界人民的广泛关注,众志成城,抗震救灾。在抗震救灾中一架LH92734号军用直升机失事,倍受国人的密切关注搜救工作。报载据新华社电称:成都军区抗震救灾联合指挥部有关负责人表示,直升机失事后,可能出现机体散落,变成碎片的机身涂有军用迷彩,与植被的颜色相同,在一定距离很难通过肉眼分辨。特别是失事地域山高林密很多地方因为地震引发山体松动还在不断滑坡,无论是徒步攀越,还是直升机空中搜索,难度都非常大。上述新闻报道中提到的军用迷彩一词,本文就此加以介绍。
迷彩隐身的由来
一提到迷彩二字人们首先想到的作战用的迷彩服,其次是各种装备(军车、坦克、飞机、大炮等)的罩衣和野营帐篷、遮障等。作为作战迷彩服,这是在无数战争中不断总结经验而逐步发展起来的。早在1856年,欧洲军团士兵就应用土黄色军服,那时人们并没有意识到从“隐身”角度去考虑问题,而是从“耐脏”角度采用的。而在实际战斗中这种土黄色军服却显示了防护作用。这才促使英国在1902年首先选用黄色军服取代了传统的红色军服,由此认识到了这种颜色军服可减少部队伤亡。同年美军在菲律宾殖民地战争中也采用了黄色军服。从此开始,引起人们最初认识到了光学隐身技术的重要性。接着日本在日俄战争中也采用了土黄色军服,相继各国都采取了光学隐身技术。其目的是保护自己,欺骗敌人,提高生存能力的军事伪装或隐身技术,逐步引起了各国的注意力。从战争的教训中,使人们认识到军服的颜色在军事上的特殊功能。1914年,法国炮兵首次用画有迷彩图案的帆布单覆盖在大炮上,这就是迷彩最原始的应用。英军根据法军的经验,开始将变形迷彩应用于飞机和舰船上。第一次世界大战后,德国、法国、英国、美国、俄国、意大利等许多国家开始将迷彩军服应用于单兵。德国研究应用迷彩一直领先于世界,1935年,德国正式制作出世界上第一套迷彩军服,并成立了迷彩研究培训中心,相继各国对迷彩的研究工作就一直没有停止过。至今,国内外已研究成功应用的迷彩图案已达350多种。我国于20世纪70年代开始研制迷彩服,现有林地型、荒漠型、城镇型、海洋型、山地型等品种。使用较多的是林地型,为涤棉混纺织物,一般要经过阻燃处理,采用四色迷彩,在研制过程中突破了应用概率统计理论和现代颜色理论两个技术关键,建立了一整套迷彩伪装理论。
迷彩隐身的基本原理
所谓隐身(或称伪装)就是隐蔽我方,欺骗、迷惑敌方而釆取的各种隐真示假的措施。迷彩隐身就是利用涂料、颜料(染料)或其它相关材料直接喷涂或印刷在基材上或喷、印后再粘贴在目标表面,用以减小或改变目标与背景之间的波谱反射、辐射特性之间的差异而进行的一种实施的伪装技术。当一个特定目标在其一定环境背景下能被肉眼清楚地辨别,主要是由于目标与背景的颜色有差别,差别越大越明显。物质的颜色来自于它对可见光的选择性吸收或选择性反射。反射光谱有差别,颜色就会有不同。为此,研究迷彩隐身技术的基本原理就是在于消除或者缩小目标与背景之间的光谱反射特性的差别,达到降低目标的显著性或增强模糊目标外形的作用。迷彩服装是以伪装纺织品中最基本、最普遍的伪装,是对应可见光的伪装即对肉眼的目视伪装。其机理是通过图案设计和色彩搭配使伪装织物具有与背景相近的可见光波段的反射光谱图。换言之,在可见光谱范围内,印制图案色彩的光谱反射曲线与背景的色彩图型的光谱反射率曲线越接近,目视隐身(或伪装)的效果越好,越让人难于发现。将这种特殊的图谱和色彩组合而称之为迷彩。由于地理环境变化多端的复杂性和战时背景颜色的多变性,所以,单一的图案和颜色很难适应于各种背景的隐身,为此,有如前面所述林地、沙漠等七种或更多类型的迷彩图形来适应多变的背景。
迷彩服装的印花技术
在现实生活中,迷彩日益引起了一些非专业人士、普通老百姓、特别是广大青年人的喜爱和关注。在街面上时常会看到有人全身着装迷彩,这次抗震救灾广大官兵也都是以迷彩军服出现的。人们从表面上看去军用迷彩与民用印花织物没有什么不同,看上去迷彩图案花色还会显得比民用花型单调、死板,没有什么精细花纹而只是色彩斑块的组合。民用的印花工艺如丝网印花(如涂料印花、染料印花等)完全可以用于迷彩印花。但从内在质量上看,由于军训和作战环境气候多数处于恶劣条件下,对迷彩印花织物的色牢度要求非常苛刻,除选用适宜印花工艺外,涂料、染料的选择是至关重要的。一般都是经过专门筛选或专门合成制造的,各个国家都有自己的标准,因为军用品都是保密的。迷彩织物要具有优良伪装效果和超级的染色印制牢度,结合图案设计和染料颜色的选择,使印制迷彩图案在可见光波段的反射率图谱与背景的反射率图谱应相近,使肉眼难以分辨。每一种颜色都有特定的模拟对象(如白色模拟新雪;亮绿色摸拟新生叶或绿草),所以,用于迷彩的颜色的染料并不多。
根据迷彩服装选用的布料的不同下边介绍两种印花工艺。
1、纯棉织物迷彩印花
用于纯棉织物迷彩印花选用的染料主要有活性染料、涂料和还原染料。其中涂料印花织物由于耐刷洗牢度差,耐摩擦牢度不良。活性染料的耐气候性和湿牢度与服用要求有一定差距,所以,在军用迷彩上述两种材料印花已经较少采用。应用最多的要算是还原染料印花。还原染料色牢度良好,色泽鲜艳,色谱齐全,印花色浆稳定,拼色方便。除某些黄、橙、棕、紫染料有光敏脆损作用,会引起日晒牢度降低,所以,使用时妥善选择性能适宜的染料是非常重要的,如从还原染料中选取适用迷彩的有:还原黑JMG、还原棕JMGR、还原橄榄JMT、JMBR、还原黄JMG、还原蓝1号、2号,还原黄JMGB等。
还原染料印花工艺有:含有还原剂和助剂的全料法及轧还原剂碱液的快速汽蒸法两种,在此仅介绍后者。快速汽蒸法是将染料和原糊制成色浆,以丝网印花方式印制迷彩花纹。由于某些原糊遇强碱、浓电觧质溶液会呈现凝固状态,例如海藻酸钠。甲基纤维素糊。将这些原糊与迷彩还原染料调制成色浆,在印花烘干后,再浸轧还原剂和烧碱溶液,随即立马进行快速蒸化。这样不但印制方便,而且在印花色浆中没有加入还原剂和碱,印花烘干后的织物可以贮存而不会影响还原染料的固着率。使用还原剂为保险粉、碱剂用烧碱。汽蒸温度130-140℃、时间20s左右。因布料上水分多,可以获得较高的固色率。
工艺流程及染化料如下:
布料印前处理→印花→烘干→浸轧碱性还原液→快速汽蒸→氧化→水洗→皂洗→水洗→烘干
印花工艺配方:
原糊(海藻酸钠) 800克 六偏磷酸钠 660克 纯碱 330克 水 x克 合成 10公斤 印花色浆处方: 迷彩还原染料基本色浆 x 原糊 y 合成 1kg 还原工艺还原液处方: 烧碱 50-55g/L 保险粉 105-110g/L 快速蒸化工艺: 蒸化温度 130-140℃ 蒸化时间 16-20s 轧液率 70-75% 2、涤/棉混纺织物迷彩印花 涤棉混纺织物印花可以采用分散/活性、分散/还原染料同浆印花工艺,由于分散/活性染料同浆印花工艺存在一些不足之处,主要是两种染料分别对不同纤维的沾色现象,导致花色鲜艳度降低,白地不白等弊病,从色彩与色牢度角度要求还是以分散/还原染料同浆印花工艺为好。所谓同浆印花就是利用两种不同类别的染料进行拼色。这里当还原染料未经还原时对棉纤维无亲和力,但同分散染料一样,对涤纶都有亲和力。当还原染料被还原成隐色体后便对棉纤维有亲和力,利用这种染料性能达到使涤纶、棉纤维同时上染,完成印花目的。为此,应采用两相固着工艺,即印花后先经高温常压汽蒸使分散染料固着,而后浸碱液还原使还原染料在棉纤维上固着。是目前主要制备防红外迷彩服的印花工艺,它比原来采用全涂料印花工艺或者分散/活性染料同浆印花工艺无论在耐摩擦牢度、透气性还是其他色牢度均有明显的提高。该工艺流程如下: 印前处理→印花→烘干→高温常压汽蒸或焙烘→浸轧碱性还原液→快速蒸化→水洗→氧化→皂洗→水洗→烘干→柔软拉幅→检验包装 涤棉混纺织物的前处理目的在于印花前去除影响后加工的有害物质。分散/还原两种染料的选择如下:迷彩分散染料有JMN蓝、JMB红、JMGL黄、JMFL棕、JMLG黑。迷彩还原染料有JMLG黑、JMGR棕、蓝2号、1号,JMBR橄榄、JMG黄、JMBG黄。织物经浸轧碱性还原液后进行快速蒸化,离开快速蒸化机出口后,织物上的还原染料已被还原成隐色体染着于棉纤维,此时应立即将带有碱性还原液的织物在平洗机上冲淋,然后进入氧化浴中,将棉纤维上的还原染料隐色体氧化,回复成不溶性的染料固着在纤维上,最后皂洗、水洗、烘干。 印花色浆的配方与调配如下:(单位g/L) 分散/还原染料 x/y 海藻酸钠原糊 400 防染盐S 10 尿 素 6 温 水 适量 合 成 1kg 原糊配制同前面纯棉迷彩印花。 蒸化机用还原液处方: 烧 碱 70-80g/L 保险粉 100g/L 碳酸钠 50/L 10%淀粉糊 10g/L 丝网印花后处理工艺条件如下: 焙烘温度:190-195℃,时间:2min 快速蒸化:温度130-135℃,蒸化时间:18-22s, 浸轧还原液轧液率75%。 氧化浴配方: 过氧化氢(35%) 5ml 冰醋酸 (98%) 2ml 水 x 合成 1L 迷彩服印花原来采用的全涂料印花工艺或是分散/活性染料同浆印花工艺,无论是摩擦牢度、透气性、色牢度已不能满足野战部队军用服在夜间防红外线的需求。瑞士汽巴精化有限公司和德国德司达公司对所属工厂生产的还原染料和分散染料进行了精细的筛选,选择出了一批符合军用服各项色牢度要求的染料,它们具有防红外线反射曲线参数要求的还原染料和分散染料。例如瑞士汽巴精化公司的产品有如下一些:用于伪装服的还原染料:Cibanon黑TS、Cibanon灰5G、Cibanon灰CBK、Cibanon藏青DB、Cibanon蓝83962、Cibanon橄榄绿S、Cibanon橄榄绿2R、Cibanon橄榄绿B、Cibanon绿BF、Cibanon红6B、Cibanon棕P-2R、Cibanon橙3R、Cibanon金黄RK、Cibanon黄G。 伪装服用分散染料:Terasil黄、W-6GS、Terasil金黄、P-4R、Terasil橙、 3、迷彩印花的设备 迷彩织物的印花设备,按印花方法的不同,可选用平版筛网印花机、卧式园网印花机。织物经印花后,除全涂料印花工艺外,几乎所有印花工艺必须经过汽蒸固着(或焙烘)和水洗、皂洗等工序,应必备蒸化机、(如快速蒸化机)、水洗机等。 装备迷彩涂料调制与应用 涂层隐身技术是指在目标外表进行涂层处层,利用涂层达到令目标隐身的目的。根据涂层种类可分光学(含近红外光)隐身、红外光隐身、激光隐身、雷达隐身等。这里以广泛运用的光学隐身为主,伪装织物如伪装网、伪装布等,是在织物上喷(浸)涂或辊涂及丝网印制迷彩涂料。迷彩涂料同样具有普通印花涂料的所有特征和特性,所以,迷彩涂料的配制与普通涂料的制备没有什么不同。要说它有特殊的地方只是增加军用的特殊性—即颜色的使用要满足军用标准,光学(含近红外光)隐身涂层这种涂料的组成一般为:着色颜料+近红外剂+黏合剂。其中①着色颜料及填料是用来调节涂层颜色使之具有可见光下的迷彩效果。一般为无机矿物质(如Bi203、Sb203、Co203、Cr203等)。②近红外线吸收剂主要任务是尽量缩小目标与环境的差异(颜色对比差异、亮度对比差异、阴影差异)技术核心在于研制防近红外线侦察的“隐身剂”,有关隐身剂的研制将在⑵中另述。③黏合剂:光学隐身涂层涂料用黏合剂目前以丙烯酸聚氨酯为主,还有应用如环氧树脂、氯化橡胶、环化橡胶等。 防近红外线侦察隐身剂的研制。以丛林迷彩为例,绿色是主要颜色,在自然界中最为普遍,因为绿色是伪装的主要背景色。植物的绿色是由叶绿素构成的,与叶绿素具有相似结构的染料有酞菁蓝、酞菁绿、卟啉等,但这些材料与叶绿素光谱反射特征还是有差异的,所以,不能直接用于隐身涂料之中。一般叶绿素在λ=550-560nm处有一特征波峰,而普通深绿色在550-560处没有特征波峰,虽然两者都是绿色,人眼是难以分别的。但通过近红外线仪观察便可将二者差别充分反映出来。迷彩涂料的制备方法与普通涂料没有什么改变,只是军事上的特殊性是通过特殊的颜料来实现的。在绿色植物背景上伪装目标时,必须注意伪装涂料和相关材料的选择。一定要根据绿色植物的反射特性,使选择的材料和涂料不仅与植物背景产生相近似一致的颜色感觉,还要有相近的反射近红外线的能力(即光谱反射曲线的一致性)。如何实现类叶绿素反射特性呢?①实现类叶绿素反射特性的是生产一种钴颜料,这种颜料是由金属(钴、钛、锌、铬等)氧化物经烧结而成的一种无机颜料,但该颜料价格较贵。②在食品工业中被广泛应用的天然植物叶绿素直接添加致迷彩涂料中,使涂料具有类叶绿素光谱反射特征。由于它的加入会使涂料原有性能下降。③用普通工业颜料进行调配,有的颜料具备近红外线高反射特性,但光谱区间却与绿色植物不相符,需要经过与其他颜料进行配比,来调节光谱反射区。这里由于篇幅关系,如何利用色光相减原理,通过选择合适的颜料配比来实现类叶绿素光谱反射特性略去,如用氧化铬绿+氧化铁黄+其他颜料可以调配出中绿迷彩涂料。④利用染料的配色功能来实现迷彩涂料的反射特性,因染料大多是水溶性的,虽然具有较好的配色功能及类叶绿素的反射特性,不能直接用于涂料之中,因它们不能被树脂(黏合剂)包裹,抗日晒和雨水冲刷能力弱,必须使用时,应对选用的染料进行改性处理,方法是将染料固定到一种载体上,然后除去水分再作为颜料来使用调制涂料。迷彩涂料主要用军用装备上进行涂装。如无光军用草绿涂料配方:(重量g计) 亚麻醇酸树脂 340.8 三氧化二铬 163.5 环烷酸铅 0.7 氧化铁黄 75.3 环烷酸钴 1.2 滑石粉 193.8 甲乙酮 1.2 卵磷脂 4.3 天然氧化铁棕 9.5 松 油 160.5 混合二甲苯 43.2 该涂料可用于坦克、飞机进行涂装,实施迷彩方法可根据变形迷彩图用的斑点图案,用颜色粉笔在目标上标定经始斑点,用涂色工具涂色。该方法具有作业简便,改涂容易,适应性强等优点。如图2所示为进行迷彩涂装的军用车辆。如果迷彩图案过于复杂,装备目标形状特殊,采用手工涂绘有困难的话,可以采用制备丝网印版的方法,在一定基材上进行丝网印刷,将印后的迷彩图案用胶粘剂粘结在目标的表面上。 迷彩伪装是伪装中最基本的伪装技术,并且是一种便于在此基础上补充采取其他伪装技术措施的方法,在防热红外波、雷达波侦察中防中红外、远红外和雷达侦察的伪装材料也正在研制之中。 图2.迷彩涂装的军用车辆 作者:刘永庆
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