專利名稱：具有防制多重光譜的織物和其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種具有防制多重光譜的織物。本發(fā)明還關(guān)于一種具有防制多重光譜的織物的制備方法。
背景技術(shù)：
一般偽裝布料僅能在可見光范圍(波長0.4微米到0.75微米)與周圍環(huán)境匹配時(shí)才能達(dá)到偽裝效果。但在實(shí)際的軍事應(yīng)用上，往往同時(shí)將可見光與近紅外線(0.75微米到1.5微米)、遠(yuǎn)紅外線或雷達(dá)波檢測造影相互對照以判斷其真?zhèn)?。如果僅能在可見光范圍與周圍環(huán)境匹配，那么近紅外線、遠(yuǎn)紅外線或雷達(dá)波部分就會(huì)原形畢露。
例如，對軍事偽裝最常見的葉綠素而言，傳統(tǒng)綠色涂料的多重光譜反射與天然葉綠素的反射，兩者在可見光部分反射曲線相近，但是近紅外線部分吸收曲線則相差很遠(yuǎn)，敵軍便可輕易利用其中差別辨別，如圖1所示。
鑒于此，目前極需一種能反制可見光、近紅外線、遠(yuǎn)紅外線和雷達(dá)波等多重光譜范圍檢測的偽裝材質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明關(guān)于一種具有防制多重光譜的織物，所述織物包含經(jīng)金屬化處理的表面和含吸波材料的樹脂層。
本發(fā)明還關(guān)于一種具有防制多重光譜的織物的制備方法，其包含使織物表面金屬化的處理和將含吸波材料的樹脂涂布于金屬化處理的表面上。
本發(fā)明的織物包含任何可制成織物和不織物的纖維，包含合成纖維(例如聚酯(如聚對苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚丙烯纖維和嫘縈)、天然纖維(如棉)或合成纖維和天然纖維的交織纖維(如尼龍/棉，聚酯/棉等)。
織物的表面金屬化處理的目的在于賦予織物折射與吸收電磁波的效果。
金屬化處理包含，但不限定于，蒸發(fā)(Evaporation)，濺鍍(Sputtering)和無電解電鍍(Electroless Plating)等。
蒸發(fā)是將織物置于真空腔體內(nèi)(0.0001托到0.1托)，加入適當(dāng)?shù)慕饘?例如銅、鎳、鋁、金、銀、鈦、硅或其它金屬)，在足以氧化所述金屬的高溫下將金屬氧化，而后在織物上迅速冷卻而形成表面金屬化的織物。
濺鍍是將織物置于真空腔體內(nèi)(0.0001托到0.1托)，通入適當(dāng)?shù)臍怏w(如氬)，以功率50到1000瓦的直流電激發(fā)等離子，再撞擊金屬靶材，將金屬(例如銅、鎳、鋁、金、銀、鈦、硅或其它金屬)撞擊到織物表面，形成金屬化的織物表面。
無電解電鍍是將織物浸于無電解電鍍液中，以控制自動(dòng)催化還原方法將金屬鍍于織物上。無電解電鍍包含，但不限定于，無電解鍍銅和無電解鍍鎳。
本發(fā)明含吸波材料的樹脂包含，但不限定于，聚胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂或環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明的吸波材料能使電磁波能量損耗，且包含一種或一種以上的電阻性材料、磁性材料、介電性材料、納米材料和變色材料的組合。所述材料選自基本上由銅、鎳、鋁、鈦、鋅、銀、金、硅、鉻、錫、碳、鎢、鋯、鉑、其合金、氧化物和氫氧化物組成的群，分述如下電阻性材料(如鎳鉻合金、氧化錫)微觀而言，材料中傳導(dǎo)帶的自由電子在電磁波電場的加速作用下，沖撞到電阻性材料內(nèi)的原子，電子的運(yùn)動(dòng)就會(huì)受到阻礙。電子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能就會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，此一熱能就是電磁波在材料中所損失的能量。
另外在宏觀的共振效果中，則是利用吸收體材料本身有限的導(dǎo)電率與較小的自由電子密度，形成阻抗體或阻抗體薄膜，以多層的電阻性金屬護(hù)幕使電磁波在多層吸收體內(nèi)產(chǎn)生共振，而消耗電磁波的能量。
磁性材料(如亞鐵鹽(Ferrites)，羰基鐵粉(Carbonyl Iron))當(dāng)電磁波的磁場與磁性材料作用時(shí)，會(huì)使材料內(nèi)部的磁矩(magneticmoment)順著磁場方向排列。當(dāng)電磁波的磁場方向隨著頻率轉(zhuǎn)換時(shí)，磁場隨之改變，由于材料的矯頑力而產(chǎn)生磁滯現(xiàn)象，以致于消耗了電磁波的能量。
介電性材料(如碳黑(carbon black))由于電阻性材料的自由電子密度很高，使電磁波產(chǎn)生反射現(xiàn)象。所以通過添加介電性材料以降低材料中的電子密度，有助于吸收電磁波。
納米材料(如納米碳管(carbon nano-tube)，納米金屬(如銅、鎳、鋁、鈦、鋅、銀、金、鉑等金屬)和其氧化物)納米是十億分之一米的單位大小。當(dāng)物質(zhì)小到納米尺寸時(shí)，由于量子效應(yīng)，物質(zhì)的局域性以及巨大的表面和界面效應(yīng)，可使其物理性能和化學(xué)性能發(fā)生變化。
變色材料可分為光致變材料(如納米銀)和電致變材料(如氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯混合物)兩種。其主要是利用光或電來改變材料的氧化和還原狀態(tài)，或改變順反異構(gòu)物的排列，以改變材料對于不同光譜的吸收能力。
吸波材料的添加量通常根據(jù)不同需求而定，一般添加量約占樹脂總重量的3到80重量％。
為增進(jìn)表面金屬化處理的效果，可在織物表面金屬化前進(jìn)行織物表面改質(zhì)。另外為使織物或涂布層外觀能與周圍環(huán)境匹配，可在織物表面金屬化前進(jìn)行織物印花染色，或者在織物涂布含吸波材料前將所要色膏溶入樹脂。
織物表面改質(zhì)包含化學(xué)方法與物理方法?；瘜W(xué)方法是以堿液處理(如氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉)或界面活性劑處理，將織物表面微蝕刻或清潔，以增進(jìn)金屬顆粒與織物表面的接著力。以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)織物為例，以15到35％氫氧化鈉使PET織物表面微蝕刻，減量率約5到15％，有助于無電解電鍍的金屬顆粒與織物表面結(jié)合。物理方法是以等離子(Plasma)處理或水洗處理，將織物表面改質(zhì)或清潔，以增進(jìn)金屬顆粒與織物表面的接著力。以等離子處理為例，可將織物置于真空腔體內(nèi)(壓力為0.0001托到0.1托)，通入適當(dāng)氣體(例如氮、氧、氬或其混合)，以功率50到1000瓦的直流電，射頻或微波激發(fā)等離子，以改善織物表面結(jié)構(gòu)，提高金屬與織物表面的密著性。
圖2為本發(fā)明織物結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例，所述織物結(jié)構(gòu)包含織物(10)、染料層(40)、金屬層(20)和含吸波材料的樹脂涂層(30)。
圖3為本發(fā)明織物結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例，所述織物結(jié)構(gòu)包含織物(10)、金屬層(20)、含吸波材料的樹脂涂層(30)和金屬層(20)。
圖4為本發(fā)明織物結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例，所述織物結(jié)構(gòu)包含織物(10)、金屬層(20)、含吸波材料的樹脂涂層(30)、金屬層(20)和織物(10)。
人類的眼睛可看到的光稱為可見光(波長0.4到0.75微米)，而一般的偽裝布料僅能在此范圍內(nèi)達(dá)到偽裝效果。紅外線是一種肉眼看不見的光波，在自然界中一切溫度高于絕對零度(攝氏零下273度)的物體都不斷地輻射著紅外線，這種現(xiàn)象稱為熱輻射。只要被測物體溫度和環(huán)境溫度差距大時(shí)，就非常容易被檢測。本發(fā)明織物可減少各種熱源如飛彈武器、人員、各式馬達(dá)和其它人工設(shè)施等所產(chǎn)生的熱輻射，以降低被檢測到的可能性。其效果為在可見光與近紅外線(波長0.75到1.5微米)的范圍內(nèi)，能使采用本織物作為表面?zhèn)窝b遮蔽的被檢測物在夜視照相下所呈現(xiàn)的結(jié)果與周圍自然環(huán)境達(dá)到96％以上的匹配度，達(dá)到欺敵偽裝的目的。本發(fā)明織物符合MIL-C-29745和MIL-C-46168D等規(guī)范偽裝隱形光譜的要求。
遠(yuǎn)紅外線(波長3到15微米)檢測原理是利用每一種不同物質(zhì)的特性輻射波長，來分辨出目標(biāo)物，如發(fā)動(dòng)中的引擎為高熱集中物；炮管發(fā)射溫度也會(huì)升高；甚至人員本身也有熱輻射。本發(fā)明織物在熱輻射檢測范圍波長3到15微米能有效吸收熱源達(dá)到75％以上，可減少人體、引擎與任何熱發(fā)生源的逸散，有效達(dá)到反制遠(yuǎn)紅外線檢測的可能，對被檢測者提供較好的偽裝效果。
雷達(dá)檢測的能力決定于目標(biāo)物的雷達(dá)散射截面積(Radar Cross Section，RCS)的大小，RCS是指被檢測物體對雷達(dá)波的有效反射面積，反雷達(dá)檢測的方法便是采用各種手段來減小被檢測物體的RCS，即達(dá)到雷達(dá)衰減功能。本發(fā)明織物在波頻1到12ghz范圍，可以吸收雷達(dá)電磁波并將其轉(zhuǎn)變成熱能，使得雷達(dá)發(fā)出的信號(hào)無法回到接受器，將雷達(dá)反射信號(hào)降到最低，具有減少雷達(dá)截面積(RCS)30％以上的功能。
雷達(dá)衰減功能的檢測儀器包含，但不限定于，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Vectornetwork analyzer)、射頻產(chǎn)生儀器、散射參數(shù)儀、號(hào)角天線和放大器。
雷達(dá)衰減的檢測方式如下所示(1)在電波暗房(Anechoic chamber)或空曠無反射噪音處，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作頻率定在8-12GHz范圍內(nèi)。
(2)取一平方米金屬板放置于距天線至少800cm距離，調(diào)整方位使電波自號(hào)角天線(Horn antenna)垂直入射到金屬平板。
(3)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀執(zhí)行校正。將金屬板反射率校正為0dB后，再以偽裝網(wǎng)覆蓋原金屬板上(面對天線)位置。偽裝網(wǎng)與金屬平板距離至少5厘米，調(diào)整偽裝網(wǎng)張羅松緊度使網(wǎng)上葉片與金屬平板的夾角平均在15度到45度間。
(4)經(jīng)校正測量后反射衰減值在-1.5dB(吸收30％)到-10dB(吸收90％)范圍內(nèi)為合格。
本發(fā)明織物可用以制成任何形式與任何顏色的表面?zhèn)窝b物，例如偽裝網(wǎng)、軍用衣著、雨衣和其它具有偽裝需求物體的表面遮蔽。本發(fā)明織物可用于不同地區(qū)并與當(dāng)?shù)刂車h(huán)境背景相融合，能有效反制可見光、近紅外線、遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)波等等多重光譜范圍的檢測。
使用者可配合環(huán)境需求而設(shè)計(jì)成不同的樹脂顏色，例如在草原叢林以綠色為主，在黃土高原或沙漠地區(qū)則設(shè)計(jì)成土黃色。
攙合吸波材料的樹脂被涂布于織物上(刮刀厚度例如為0.3毫米以上)?？椢镉谶m當(dāng)溫度(例如90到130℃)烘干以去除揮發(fā)份。之后，再將織物置入烘箱中，于適當(dāng)溫度(例如120到160℃)和適當(dāng)速度(例如10到40米/分鐘)進(jìn)行熟成。
以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員可由其更清楚了解本發(fā)明的實(shí)施。


圖1為天然草和人工草的一般化光譜反射曲線圖。
圖2為本發(fā)明織物結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例。
圖3為本發(fā)明織物結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例。
圖4為本發(fā)明織物結(jié)構(gòu)的又一實(shí)施例。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例所得織物經(jīng)紅外線光譜測試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1織物(NF1200和MP200，PET)進(jìn)行印花染色。之后，以20％的氫氧化鈉對織物微蝕刻而進(jìn)行表面改質(zhì)處理。之后，將織物置于真空腔體內(nèi)(0.1托)，通入氬氣，以功率500瓦的直流電激發(fā)等離子，再撞擊金屬靶材，進(jìn)行表面金屬化。將含吸波材料的聚胺基甲酸酯樹脂(PU)涂布于織物表面，吸波材料包含鎳鉻合金(電阻性材料)、亞鐵鹽(磁性材料)、碳黑(介電性材料)和納米鎳、鋅和鉑(納米材料)。于110℃烘干以去除揮發(fā)份。之后，再將織物置入140℃烘箱中，25米/分鐘速度進(jìn)行熟成。
本實(shí)施例所采用樹脂內(nèi)含吸波材料的元素和重量百分比如下(能量散布分析儀(EDS))


涂布結(jié)果

實(shí)施例所得織物經(jīng)近紅外線光譜測試，結(jié)果如圖5所示。
MIL-C-29745和MIL-C-46168D波長和反射值規(guī)格一覽表深綠、森林綠、橄欖綠于600nm到900nm波長間的反射值標(biāo)準(zhǔn)如下表

實(shí)施例織物的近紅外線光譜中各波長的反射值均在MIL-C-29745和MIL-C-46168D標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，所述織物符合MIL-C-29745和MIL-C-46168D等偽裝隱形光譜的規(guī)范。
其它物性測試結(jié)果


實(shí)施例2織物于真空腔體內(nèi)，以射頻(功率500瓦)激發(fā)等離子進(jìn)行表面改質(zhì)處理，之后進(jìn)行無電解電鍍。之后，將含吸波材料(同實(shí)施例1)的聚胺基甲酸酯樹脂(PU)涂布于織物表面。于110℃烘干以去除揮發(fā)份。再將織物置入135℃烘箱中，30米/分鐘速度進(jìn)行熟成。
本實(shí)施例織物還符合MIL-C-29745和MIL-C-46168D等偽裝隱形光譜的規(guī)范且具有優(yōu)良的電磁波遮蔽值。
本申請案所述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本發(fā)明的主旨并不局限于此。任何以本發(fā)明所實(shí)施的變化或修飾均被涵蓋在本案的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有防制多重光譜的織物，所述織物包含經(jīng)金屬化處理的表面和含吸波材料的樹脂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，其中織物的表面經(jīng)蒸發(fā)、濺鍍或無電解電鍍的金屬化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，其中樹脂包含聚胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂和環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，其中吸波材料包含一種或一種以上的電阻性材料、磁性材料、介電性材料、納米材料和變色材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物，其中織物的表面于金屬化處理之前進(jìn)行織物表面改質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的織物，其中織物表面改質(zhì)包含等離子處理、水洗處理、堿液處理和界面活性劑處理。
7.一種具有防制多重光譜的織物的制法，其包含使織物表面金屬化的處理和將含吸波材料的樹脂涂布于金屬化處理的表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制法，其中織物表面金屬化的處理包含蒸發(fā)、濺鍍和無電解電鍍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制法，其中樹脂包含聚胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂和環(huán)氧樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制法，其中吸波材料包含一種或一種以上的電阻性材料、磁性材料、介電性材料、納米材料和變色材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制法，其于織物表面金屬化處理之前另外包含織物表面改質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制法，其中織物表面改質(zhì)包含等離子處理、水洗處理、堿液處理和界面活性劑處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有防制多重光譜的織物。本發(fā)明還關(guān)于一種具有防制多重光譜的織物的制備方法。
文檔編號(hào)D06M15/37GK1952255SQ200510109299
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者陳永欽, 鐘信男, 劉孟勛, 吳孟岳 申請人:福懋興業(yè)股份有限公司