CN112626690B - 一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法及其制品和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，该方法包括以下步骤：根据使用环境、所需的工作波段和要达到的发射或防侦测效果，设计不同经编或纬编组织；选择搭配不同发射率和颜色纤维纱线，包括但不限于选择2种以上不同红外发射率，细度在20D‑140D之间的针织纤维或纱线；利用纤维纱线的不同经纬向的织入量、浮长、排布和分布，构筑出所需单元图形及其搭配图案，包括斑点单元形状尺寸，斑点排布组合，斑块和图形尺寸、排布；经针织工艺织成具有可见光和红外迷彩斑块结构组织和特性的针织红外迷彩织物，测试并计算斑块单元及整体的红外发射性能。本发明使用针织工艺，利用不同红外发射率和色彩的纱线，设计实现红外迷彩兼容视觉迷彩组织结构织物，达到红外发射和吸收梯度混杂，无需涂覆、层合、电镀，比传统方法重量轻、简化工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法及其制品和应用，属于柔性电子器件以及功能和智能纺织品领域。
背景技术
防红外侦查在军民领域许多应用中都很有价值，比如防红外与视觉识别、侦查、攻击，防红外偷拍。采用红外和视觉迷彩，改变目标红外发射率、结构，降低与背景的差异。目前的伪装大多数为视觉迷彩涂装，或红外发射材料的共混纺丝、涂覆、电镀等方式实现视觉或可见光伪装。例如，实用新型专利CN201920446101.X新型防红外隐身服提供了三层层合结构的用于吸收人体辐射的防红外隐身服，内层设置为吸收层、中层为屏蔽层、外层为视觉迷彩。发明CN201510502857.8一种红外隐身织物涂层面料提供了红外隐身涂层织物，通过印花层、面层、隔热层，引入铝粉等实现隐身功能。发明专利CN201910323374.X一种微光-红外隐身纺织材料及其制备方法通过红外隐身织物基层电镀金属层，外加无氟防水保护层的方法，实现微光-红外隐身纺织材料。
由上述专利可知，现有技术多采用层合、涂层、电镀等复合形式，其工艺流程相对复杂，对织物的综合性能也有影响（耐久性、单一功能、成本令人担忧），部分考虑到了视觉迷彩而未涉及到红外迷彩，大大降低了与背景红外混杂融合的能力。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法。
本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的：一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：将普通的细度为40D的普通涤纶纱线用纺织染料分别染成浅褐色（PaleBrown）、棕榈绿色（Palmetto Green）、深棕色（Deep Brown）和灰黄色（Yellowish Grey）；
步骤2：将镀铝涤纶纱线染成浅褐色，得到浅褐色（Pale Brown）镀铝涤纶纱线；
步骤3：采用真空磁控溅射或电泳技术在棕榈绿色的涤纶纱线基材上均匀地喷涂或镀上一层金属(通常用铜和镍，铜具有良好的导电性，镍具有良好的抗氧化性和抗酸性)，得到棕榈绿色（Palmetto Green）镀铜镍涤纶纱线；
步骤4：通过镀银技术，将一层纯银永久的结合在深棕色镀银涤纶纱线表面上，得到深棕色（Deep Brown）镀银涤纶纱线，不仅使镀银纱线保持了原有的纺织品属性，更赋予了银所具有的神奇功能；
步骤5：绘制了两种不同的纹样——面料纹样1和面料纹样2，画出两种纹样的BMP格式文件，利用琪利软件设计每种色块的组织，每种色块的组织代表一种纱线；
步骤6：设计针织物的组织，表面采用提花织法，生产四色提花织物。经编织造采用配备匹艾州贾卡技术的双针床拉舍尔经编机，用于生产带有迷彩花型的提花织物。最终织造成为有四个颜色的且具有红外迷彩，可兼容视觉迷彩的提花针织物。
步骤7：利用深圳万仪科技有限公司的EMS302M远红外发射率测定仪，并用其自主设计开发的EMS302系列软件测试表征其单元、整体的红外发射率性能。测试面料单元和整体的红外发射率，浅褐色（Pale Brown）镀铝涤纶纱线色块透过率为0.261、棕榈绿色（Palmetto Green）镀铜镍涤纶纱线色块透过率为0.571、深棕色（Deep Brown）镀银涤纶纱线色块透过率为0.706、灰黄色（Yellowish Grey）普通涤纶纱线色块透过率为0.901，整体红外发射率为0.459（纹样1）和0.506（纹样2），达到预期效果，实现红外迷彩和视觉迷彩特性，增强与背景环境的兼容。
步骤8：利用英福泰克公司的红外热像仪和红外成像系统，并用其自主设计开发的IRBIS系列软件测试表征其单元、迷彩织物整体的红外成像性能，观察织成的面料是否实现红外屏蔽特性，增强与背景环境的兼容。
根据使用环境和所需要达到的红外性能要求，主要通过设计纱线的排布和针织组织单元形状与尺寸，其次通过不同纱线的织入量，再其次通过纱线包覆工艺、提花工艺织造成红外迷彩（可兼容视觉迷彩）织物，实现红外迷彩和视觉迷彩特性，即对在特定频率的红外线实现低发射、低反射或高吸收，通过红外和视觉混杂结构，降低织物红外发射率的均一性与识别度，增强其与环境的兼容。
优选地，所述纱线材质包括但不限于针织用纯金属纤维、镀金属纤维、含氧化锌纤维、氧化铟锡(ITO) 纤维。
优选地，所述纱线包括但不限于长丝，短纤纱，混纺纱，包芯纱等形制。
优选地，在满足经编和纬编的至少一向织入不同红外发射率纱线的前提下，不同纱线包括但不限于以1:1，2:2，3:3，8:8，16:16，1:1:2，2:3:3，2:2:1:1等等比例和不同比例排布穿入织造，包括但不限于普通提花针织形成不同组织单元形状，斑点组织单元形状包含但不限于正方形、圆形、矩形以及不规则图形及其变化组合，组织单元大小不小于0.1mm。
优选地，根据红外电磁波机理和基于结构的构效关系机制，设计出具有良好红外迷彩特性结构与纹样的图形。
优选地，纬编织造的组织结构包括但不限于单面提花、双面提花、单面嵌花、双面嵌花等。
优选地，相邻迷彩斑块/组织单元的红外发射率差异大于0.13；优选地，并根据实际使用背景条件，控制整体迷彩斑块的红外发射率与背景发射率差异，差异间隔小于0.3；更优选地，并根据实际使用背景条件，控制整体迷彩斑块的红外发射率与背景发射率差异，差异间隔小于0.13。
优选地，采用导电纱线时，通过电极与电源连通，可实现温度调控，进而实现主动式热信号特征伪装系统，即动态红外伪装。
优选地，在包括但不限于作为伪装服、伪装网或壳体罩体，用于人体、桥梁建筑、天线、天线罩、汽车、高速列车、飞行器中，实现防红外侦测、防红外偷拍、防信息窃取、伪装掩护等功能。
本发明使用针织工艺，利用不同红外发射率和色彩的纱线，设计实现红外迷彩（可兼容视觉迷彩）组织结构织物，达到红外发射和吸收梯度混杂，无需涂覆层合电镀、比传统方法重量轻、简化工艺。与传统技术相比，红外迷彩兼容视觉迷彩是通过织造一体一次成型实现，无需层合，涂覆等多次复合工艺。这将有助于大批量生产利用，有益于红外/视觉迷彩兼容面料技术的应用发展。
附图说明
图1a、图1b分别是部分纱线试样照片及其显微。
图2是针织过程示意图。
图3a、图3b分别是实施例1的面料纹样1和面料纹样2。
图4a-1、图4b-1、图4c-1依次是灰黄色普通涤纶纱线针织的迷彩组织结构示意图、其正面示意图和反面示意图。
图4a-2、图4b-2、图4c-2依次是棕榈绿色镀铜镍涤纶纱线针织的迷彩组织结构示意图、其正面示意图和反面示意图。
图4d-1、图4e-1、图4f-1依次是浅褐色镀铝涤纶纱线针织的迷彩组织结构示意图、其正面示意图和反面示意图。
图4d-2、图4e-2、图4f-2依次是深棕色镀银涤纶纱线针织的迷彩组织结构示意图、其正面示意图和反面示意图。
图4g-1、图4g-2分别是织物的正面、反面模拟示意图。
图5a-1、图5a-2分别是浅褐色镀铝涤纶织物单元（0.261）及其红外发射率测试结果图。
图5b-1、图5b-2分别是棕榈绿色镀铜镍涤织物单元（0.571）及其红外发射率测试结果图。
图5c-1、图5c-2分别是深棕色镀银涤纶织物单元（0.706）及其红外发射率测试结果图。
图5d-1、图5d-2分别是灰黄色普通涤纶纱线织物单元（0.901）及其红外发射率测试结果图。
图6a-1、图6a-2分别是纹样1织造面料0.459试样整体及其红外发射率测试结果。
图6b-1、图6b-2分别是纹样2织造面料0.506试样整体及其红外发射率测试结果
图7a-1、图7a-2分别是镀铝涤纶织物单元及其红外成像图。
图7b-1、图7b-2分别是镀铜镍涤纶纱线单元及其红外成像图。
图7c-1、图7c-2分别是镀银涤纶纱线单元及其红外成像图。
图7d-1、图7d-2分别是普通染色涤纶纱单元及其红外成像图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图2，本发明的基于针织工艺的迷彩织物的制备方法通过该针织机器进行实施，本方法包括以下步骤：
步骤1：将普通的细度为40D的普通涤纶纱线用纺织染料分别染成浅褐色（PaleBrown）、棕榈绿色（Palmetto Green）、深棕色（Deep Brown）和灰黄色（Yellowish Grey）。
步骤2：将镀铝涤纶纱线染成浅褐色（Pale Brown），得到浅褐色镀铝涤纶纱线。
步骤3：采用真空磁控溅射或电泳技术在棕榈绿色的涤纶纱线基材上均匀地喷涂或镀上一层金属，该金属通常用铜和镍，铜具有良好的导电性，镍具有良好的抗氧化性和抗酸性)，这样就得到棕榈绿色（Palmetto Green）镀铜镍涤纶纱线。
步骤4：通过镀银技术，将一层纯银永久的结合在步骤1中得到的深棕色涤纶纱线表面上，得到深棕色（Deep Brown）镀银涤纶纱线，不仅使镀银纱线保持了原有的纺织品属性，更赋予了银所具有的神奇功能。纱线图片参阅图1a和图1b，为宏观图以及显微镜成像图。
步骤5：绘制了两种不同的纹样：面料纹样1和面料纹样2，画出两种纹样的BMP格式文件，利用琪利软件设计每种色块的组织，每种色块的组织代表一种纱线。参阅图3a和图3b，本发明设计了两个纹样1和纹样2。本发明暂设计这两种纹样，但不局限于这两种纹样。根据红外电磁波机理和基于结构的构效关系机制，设计出具有良好红外迷彩特性结构与纹样的图形。
步骤6：以纬编针织为例，设计针织物的组织，表面采用提花织法，该织物为四色提花织物，织机上四个纱嘴上分别使用四种不同的纱线。参考图4a-1、图4a-2、图4b-1、图4b-2、图4c-1、图4c-2、图4d-1、图4d-2、图4e-1、图4e-2、图4f-1、图4f-2、图4g-1、图4g-2，镀铝涤纶纱线、镀银涤纶纱线、镀铜镍涤纶纱线、普通涤纶纱线都设计成了提花针法，背面为鹿子结构，在此结构下，提花针织面料不会显得那么厚重。
织物组织结构包括但不限于单面提花、双面提花、单面嵌花、双面嵌花。
采用经编织造时，采用配备匹艾州贾卡技术的双针床拉舍尔经编机，用于生产带有迷彩花型的提花织物，最终织造成为有四个颜色的且具有红外迷彩可兼容视觉迷彩的提花针织物。参阅图2，为提花织机的简单结构，对于生产提花织物具有很强的实用性。
在满足经向和纬向的至少一向织入不同红外发射率的前提下，不同纱线包括但不限于以1:1，2:2，3:3，8:8，16:16，1:1:2:2:3:3:2:2:1:1等等比例和变化比例排布穿入织造，包括但不限于双轴向正交针织形成不同组织单元形状，斑点组织单元形状包含但不限于正方形、圆形、矩形以及不规则图形及其变化组合，组织单元大小不小于0.1 mm。
步骤7：利用深圳万仪科技有限公司的EMS302M远红外发射率测定仪，并用其自主设计开发的EMS302系列软件测试表征其单元、整体的红外发射率性能。参阅图5a-1、图5a-2、5b-1、图5b-2、5c-1、图5c-2、图5d-1、图5d-2。测试面料单元和整体的红外发射率，浅褐色（Pale Brown）镀铝涤纶纱线色块透过率为0.261、棕榈绿色（Palmetto Green）镀铜镍涤纶纱线色块透过率为0.571、深棕色（Deep Brown）镀银涤纶纱线色块透过率为0.706、灰黄色（Yellowish Grey）普通涤纶纱线色块透过率为0.901，整体红外发射率为0.459（纹样1）和0.506（纹样2），达到预期效果，实现红外迷彩和视觉迷彩特性，增强与背景环境的兼容。参阅图6a-1、图6a-2、图6b-1、图6b-2，为本发明的实例1的纹样1和纹样2的织造实物图和红外发射率数据，可以发现，镀铝涤纶纱线的红外发射率数据最为优越，镀铜镍涤纶纱线的红外发射率其次，整块面料的发射率在0.5左右，达到本发明预期效果。参阅以下表格：
| 色块成分 | 红外发射率 |
| 浅褐色镀铝涤纶织物单元 | 0.261 |
| 棕榈绿色镀铜镍涤织物单元 | 0.571 |
| 深棕色镀银涤纶织物单元 | 0.706 |
| 灰黄色普通涤纶纱线织物单元 | 0.901 |
| 纹样1织造面料整体 | 0.459 |
| 纹样2织造面料整体 | 0.506 |
步骤8：利用英福泰克公司的红外热像仪和红外成像系统，并用其自主设计开发的IRBIS系列软件测试表征其单元、整体的红外成像性能，观察织成的面料是否实现红外屏蔽特性，增强与背景环境的兼容。参阅附图参阅图7a-1、图7a-2、图7b-1、图7b-2、图7c-1、图7c-2、图7d-1、图7d-2，本发明所织造的面料放置于手上的成像，在红外成像系统中，镀铝及镀铜镍涤纶纱线所织成的面料整体红外屏蔽效果较好，整体面料具有迷彩效果，并且达到发明预期的红外迷彩的效果。
其中，纱线包括但不限于长丝，短纤纱，混纺纱，包芯纱等形制。纱线材质包括但不限于含金属纤维、涤纶纱、丙纶、棉纺纱中的两种或几种。其中的含金属纤维包括针织用纯金属纤维、镀金属纤维、含氧化锌纤维、氧化铟锡(ITO) 纤维等。
实施例
本实施例的基于针织工艺的迷彩织物，其相邻迷彩斑块/组织单元的红外发射率差异大于0.13。优选地，并根据实际使用背景条件，控制整体迷彩斑块的红外发射率与背景发射率差异，差异间隔小于0.3；更优选地，并根据实际使用背景条件，控制整体迷彩斑块的红外发射率与背景发射率差异，差异间隔小于0.13。
当基于针织工艺的迷彩织物采用导电纱线时，通过电极与电源连通，可实现温度调控，进而实现主动式热信号特征伪装系统，即动态红外伪装。本发明所织造织物在外观方面，具有四色的迷彩效果，即达到视觉迷彩效果；在红外成像及红外透过率测试中，也达到红外迷彩效果，即达到红外隐身效果。
实施例
本实施例中提供了一种基于针织工艺的迷彩织物的应用。具体的，该主动迷彩织物包括但不限于作为伪装服、伪装网或壳体罩体，用于人体、桥梁建筑、天线、天线罩、汽车、高速列车、飞行器中，实现防红外侦测、防红外偷拍、防信息窃取、伪装掩护等功能。
Claims (9)
1.一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：根据使用环境、所需的工作波段和要达到的发射或防侦测效果，设计不同经编或纬编组织；选择搭配不同红外发射率和颜色的纱线，包括但不限于选择2种以上不同红外发射率，细度在20D-140D之间的针织纱线；利用不同纱线的织入量、浮长、排布和分布，构筑出所需单元图形及其搭配图案，包括斑点单元形状尺寸，斑点排布组合，斑块和图形尺寸、排布；经针织工艺织成具有可见光和红外迷彩斑块结构组织和特性的针织红外迷彩织物，测试并计算斑块单元及迷彩织物整体的红外发射性能。
2.根据权利要求1所述的一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，选择四种不同红外发射率和颜色的纱线，包括但不限于采用低发射率的纯金属纱线；或利用涂层、电镀、真空磁控溅射、电泳技术在涤纶纱线基材上均匀地喷涂或镀上一层低发射率的金属得到镀金属涤纶纱线；或普通涤纶纱线。
3.根据权利要求2所述的一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，所述镀金属涤纶纱线包括浅褐色镀铝涤纶纱线、棕榈绿色镀铜镍涤纶纱线、深棕色镀银涤纶纱线；所述普通涤纶纱线包括但不限于用纺织染料分别染成浅褐色、棕榈绿色、深棕色和灰黄色的普通涤纶纱线。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，基于红外发射率的等效并联原理，设计绘制不同红外发射梯度和视觉迷彩的纹样，画出纹样的BMP格式文件，利用琪利软件设计每种色块的针织组织，每种色块的针织组织代表一种表面显色纱线；
纬编织造时，设计针织物的组织，表面采用提花织法，该织物为四色提花织物，织机上四个纱嘴上分别使用四种不同的纱线，纬编织造的组织结构包括但不限于单面提花、双面提花、单面嵌花、双面嵌花；
经编织造时，采用配备匹艾州贾卡技术的双针床拉舍尔经编机，用于生产带有迷彩花型的提花织物，包括但不限于最终织造成为有四个颜色的且具有红外迷彩且兼容视觉迷彩的提花针织物。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，所述纱线包括但不限于长丝，短纤纱，混纺纱，包芯纱；所述纱线材质包括但不限于含金属纤维、涤纶纱、丙纶、棉纺纱中的至少两种，所述纱线为可导电的金属纱线时，将金属纱线通过电极与电源连通进行温度调控，进而实现主动式热信号特征的动态红外伪装。
6.根据权利要求5所述的一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，所述含金属纤维包括针织用纯金属纤维、镀金属纤维、含氧化锌纤维、氧化铟锡纤维。
7. 根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于针织工艺的迷彩织物的制备方法，其特征在于，在满足经编或纬编的至少一向织入不同红外发射率纱线的前提下，不同纱线包括但不限于以不同比例排布穿入，针织成型，包括但不限于普通提花针织形成不同组织单元形状，斑点组织单元形状包含但不限于圆形、椭圆以及不规则图形及其变化组合，组织单元大小不小于0.1 mm，相邻迷彩斑块/组织单元的红外发射率差异大于0.13；根据实际使用背景条件，控制整体迷彩斑块的红外发射率与背景发射率差异，差异间隔小于0.3。
8.一种基于针织工艺的迷彩织物，其特征在于，所述迷彩织物采用权利要求1-7任意一项所述的方法制备得到。
9.一种如权利要求8所述的迷彩织物的应用，其特征在于，所述迷彩织物包括但不限于作为伪装服、伪装网或壳体罩体，用于人体、桥梁建筑、天线、天线罩、汽车、高速列车、飞行器中。
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