高性能纺织材料在军用帐篷方面的应用及发展前景

隗元昭,姜 敏

(中国人民解放军空军二十三厂,北京 102200)

党的十八大以来,党中央把发展和安全纳入国家总体战略,将军民融合发展确立为振兴国家、强军战略。中国共产党第十九次全国代表大会将军民融合发展战略纳入新时期强国战略体系,指出“形成军民融合深度发展格局,构建一体化的国家战略体系和能力”。目前,中国已经是世界上最大的纺织品和服装生产国,能生产高性能纤维,如碳纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺、聚苯硫醚、高强度和高模量聚乙烯以及聚酯和尼龙等常规纤维,完全实现了差异化和功能化[1]。随着加工、成型和功能整理技术不断完善,纺织工业为国防和军工服务的能力进一步增强。

随着科学技术的发展,新型纤维材料在军事和民用领域发挥着越来越重要的作用,例如碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、生物基聚酰胺纤维等高性能纤维及其复合材料被用于战略导弹发射设备、航空航天、人造卫星、战斗机、个人防护等方面,不仅可以提高各种装备的防御性能,还可以提高单个士兵的作战效率。因此,行业各方要抓住党中央的战略机遇,推动军民融合发展,加快军民两用纤维新材料的开发,并落实到具体的建设领域和重大项目中,实现双向转型,实现军民共享纤维新材料,为强国强军作贡献。

纺织新材料在提高传统产业竞争力、增强国家综合国力和国防能力等方面具有重要作用。西方国家一直在加大对新材料的研究力度,随着中国社会经济的进步、国际化发展的加速,目前中国在新型纺织面料领域的研究开发呈现出如下特征与发展趋势[2]。

用于加工纺纱品的纺纱原材料、纺织半成品和纺纱成品统称为纺纱物料,包括各类化纤、纱线和布料。纺织材料的发明与应用,是人类文明发展与社会科技进步的必然步骤。各个时代的纺织品都是衡量当时人类社会进步与文明发展水平的重要标准之一。

我国是世界上最先制造纺织品的大国之一。早在原始社会,人类就采集了野葛、火麻和蚕丝,并利用鸟兽和哺乳动物的羽毛进行摩擦、记录、纺织和编制,制作出较粗糙的衣物,以代替植物草叶和动物皮毛等。随着人类社会的发展,各种自然纺织原料的应用也出现了较大变化。秦汉时期至清末,丝绸始终是我国的主要纺织材料。南宋末年,草棉逐步在我国许多地方流行,棉纺技艺显著发展。明代棉织物发展较快,逐步代替麻织物作为服饰材料大量使用。

由于现代人口增多以及对纺纱品需求量的增加,棉、毛、丝、麻等自然纺纱品和化纤产品也越来越难以满足人们的生活需要,尤其是纺纱品工业化的快速发展,驱使着人类进一步探索新型纺纱原材料。通过不断摸索与研制,黏胶纤维、醋酸纤维、可再造的蛋白质化纤等人工合成化纤相继问世。由于自然条件对人造化纤原材料的影响较大,人工合成化纤也应运而生,成为仅次于草棉的主要纺纱品原材料。从20世纪70年代开始,对新型人工合成化纤的研究开发也逐步由改善化纤的特性转变为改善个人的生活舒适度与使用舒适度,各类经改性的仿棉、仿毛、仿丝、仿麻等已逐步研制成功和投入工业生产。但近十年来,由于环境条件日趋恶化,人类的环境保护意识也日渐增强,新型环保可再生化纤产品成为当前市场所需[3]。

新纺织面料的广泛研究与发展始于20世纪50年代,在化工方面获得了重要的高科技成果,化工事业也在全球范围内广泛开展。经过短短十几年的发展,企业规模得到了迅速扩大,大批高科技化纤衍生物被制造出来,大力推动了中国纺织品工业在各个领域的开发。

2.1 发达国家纺织新材料产业的发展

第二次世界大战后,以欧美为主的资本主义国家出现了技术创新与资本集中的发展趋势,开始偏向新产品与科技附加值的研究,与此同时,在新型复合材料的研究上,也已逐渐脱离传统纺纱技术,并运用于能源、军工等领域。目前,欧洲在纺织新材料的研究与运用上已经较为成熟,相关技术标准也比较完善,而欧盟在新兴纺织复合材料上仍保持垄断优势。美国纺织业为资本密集型行业,除了一些大资本公司,部分新兴纺织公司很难进入美国市场。作为最大的发达国家,美国开始将先进科技运用于军工、宇航、生物工程、医药等领域,并提供了更多节约环保的方法[4]。

2.2 发展中国家纺织新材料产业发展

发展中国家的纺织品新材料开发较为滞后,且大多呈现出劳动密集型态势,生产技术含量也不高,主要生产材料为工业改性无纺布、尼龙绳布和帆布。2012年,印度开始加大对复合材料和非织造布料的研究与开发力度,并初步形成了相当规模的合成纤维工业。中国对纺织新材料的研究起步相对较晚,但在技术方面迅速提升,尤其是步入社会主义新时代后,许多促进新材料研究发展的重大政策措施出台。2015年,国务院办公厅制定了我国实现工业强国战略的首个十年行动纲领—《中国制造2025》,将新材料研究纳入10个重要的优先发展领域中[5]。

军用帐篷作为帐篷的一个分支,广泛应用于野营、指挥、医院、仓库等场合。随着2007年国防科工委《关于深化国防科技工业投资体制改革的若干意见》的出台,军品民营化进程加快。目前,军用帐篷在民用方面拓展了应用领域,如消防救援、救灾防洪、野外施工、休闲旅游等。目前,军工企业和物流企业的发展仍处于多功能发展阶段,以军工和城市为主。帐篷企业的发展虽然仍处于多功能发展阶段,但与全市企业的总体发展相比仍相对薄弱[6]。

军用帐篷有很多分类方法,主要方法如下:(1)根据帐篷的结构进行分类,主要有支撑帐篷、框架帐篷、折叠帐篷、网格帐篷和充气帐篷。(2)根据篷布的材质进行分类,分为棉布、化纤布、混纺布、阻燃布、屏蔽布、防红外线布等。(3)根据用途进行分类,分为露营、指挥、医疗、仓储、餐厅等。

由于军用帐篷需要面对的客观环境更加复杂,设计者也会考虑更多的性能,除了防雨、透气、隔热、抗风、雪载、通风、透光、抗老化等帐篷的基本性能要求外,环境适应性、隐蔽伪装、快速移动、耐腐蚀和三防也是现代军用帐篷的主要需求点。

3.1 结构

支撑式军用帐篷质量小、安装快,但抗风性差,主要用于小面积帐篷和轮班露营。例如,81型帐篷是一种支撑型军用帐篷,若对周围环境要求不高,也可作为大面积帐篷使用。

折叠支撑是近年来出现的一种新型支撑结构,主要用于小帐篷设计。这类帐篷是折叠广告帐篷的衍生产品,其安装和运输性能优于推杆支架类帐篷,但抗风性较差。

空间框架帐篷大多采用折叠式空间框架结构,质量小,安装速度较快。帐篷的空间尺寸较大,具有良好的抗风性、密封性、稳定性和防雨性,无需爬升作业,可满足大型车辆和坦克的要求,可作为指挥所、办公室、餐厅或物料仓库。

充气式军用帐篷的篷布采用聚合物涂层,相关产品具有质量小、装配简单、支撑速度快、刚性稳定、防水隔热性能好、维修方便等优点。

框架帐篷主要作为医院、指挥所、集体宿舍等场所,具有很强的坚固性和抗风性,是各国帐篷制造商的主要产品。

3.2 材料

3.2.1 支架材料

军用帐篷的支架一般采用金属管材,多为铁质,其他材料少有钢、铝、玻璃钢等。如方管边柱:25.0、30.0、35.0 mm,中柱或脊梁:30.0、35.0、40.0 mm,圆管边柱:25.0、38.0 mm,中柱货脊梁:38.0 mm,壁厚:0.8~1.6 mm。

由于支撑材料大多为铁件,为了防锈、增加耐磨性和耐腐蚀性,表面将根据实际要求进行涂漆或彩涂。一般来说,油漆作民用,而彩涂作军用(其耐磨性、耐腐蚀性和耐候性优于油漆)。

3.2.2 防水油布材料

防水油布材料种类较多,中国的篷布材料主要是帆布,其他材料有尼龙、丝绸、Coretex等。

(1)军用帆布。军用帐篷对帆布的要求较高,不仅要求防水,而且要求抗老化和透气,一些具有特殊用途的帐篷还具有抗辐射、抗生化、夜间反射和隐身的功能。帆布应具有通风功能,因为如果帐篷内空气中的水蒸气出不去,会对帐篷里的人和物品产生较大影响,因此,世界各地的帐篷制造商继续开发各种面料来实现这一效果。20世纪50年代至80年代,中国的帐篷大多由纯棉帆布制成,具有良好的防水性和透气性,但抗老化能力和强度较差。一般来说,帐篷只能使用一年左右,而且重量和体积都很大,进而提高了使用和运输的难度。1990年以后,涤棉混纺帆布出现,虽然其强度增加,但防水能力下降,重量和抗老化程度与纯棉相似。2000年前后,我国出现了一种纯涤纶(短纤维)色织帆布,与前两代帆布相比,其强度有了很大提高,防水能力也因厂家不同而产生了较大差异,重量比纯棉帆布小20%~30%。

第四代军用帆布由中国人民解放军原总后勤部研制成功,历时3年,不仅具有前三代军用帆布的优点,还在强度和质量上实现了质的飞跃。该帆布是由聚酯(长纤维)经高密度纺织、染整和特殊防水处理制成,抗老化期限在5年以上,重量仅为第一代帆布的25%,防水系数可达45 cm。

总体而言,帆布虽然防水性强、隔热效果好,但又硬又笨重,易受潮、吸水、发霉、褪色。

(2)尼龙。尼龙的张力强、色泽鲜艳、光滑、不易褪色、质地柔软、强度高、不易发霉、不易蛀蚀、吸湿性小、遇冻不硬化,是目前使用广泛的材料。

(3)TC布料。所谓TC布料,是指由T(特多龙Tetoron)和C(棉Cotton)混合而成的布料,是由经纱部分的特多龙和纬纱部分的棉花编织而成,具有耐磨性好、耐久性强、强度高、透气性好和质地好的特点,主要适用于中型帐篷和大型帐篷。

(4)尼龙-人造丝混纺面料。这种面料经过合成,具有尼龙和人造丝的特性。布料表面光滑,透气性好,但耐用性和强度不如纯尼龙,主要用于大陆性寒冷气候。例如在寒冷天气,当营地的门关闭时,这种面料可以在帐篷中释放水蒸气,以免过于闷热或过于潮湿。

(5)Coretex。这是美国最新技术的产物,具有透气、防水、质量小、耐磨、耐用的优点,但价格相当高昂。目前,许多帐篷的篷布采用3层结构:外层材料包括聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、全棉等防水材料,根据特殊要求进行阻燃、防霉、防腐、防寒等处理;
中间层为隔热层,3.0~5.0 mm合成纤维针刺毡;
内层为150 D×150 D素色阻燃布、牛津衬里布或聚酯塔夫绸。

3.3 尺寸

3.3.1 跨度

军用帐篷的跨度通常较小,因为选择的支撑材料相对较小,大多数军用帐篷的跨度不超过15.0 m,如果需要增加面积,只需增加装置的长度,如100人以下的军用帐篷跨度不得超过5.0 m,100人以上带有支撑结构的军用帐篷跨度不得超过10.0 m,框架结构和网格结构的跨度不得超过15.0 m。

3.3.2 高度

军用帐篷一般侧边高度为1.5~1.6 m、1.8~2.0 m和2.0~2.8 m,单层泊位的共同侧高为1.5~1.6 m,双层泊位的共同侧高为1.8~2.0 m,大跨度军用帐篷大多使用2.0~2.8 m。

3.4 屏蔽功能

具有屏蔽功能的军用帐篷可以抑制电子设备的电磁泄漏发射,在野外条件下保护信息安全,通常用于重要指挥机构的会议室、作战指挥室、重要通信枢纽、保密室等保密场所的电磁信息防护,还可为战斗人员、武器装备提供防护场合,避免受到电磁武器攻击,以维持生命和战争力量。

该类军用帐篷电子安全性好,抗电磁干扰和电磁武器攻击能力强,屏蔽效率超过60 dB,质量较小,由遮光材料制成,单层50~95 g/m2,实用性强,受场地和气象环境影响较小。

在野外环境中,帐篷可以隔离出一块独特、安全的空地,具有简单性和可移动性的特点,同时具备防风、防雨、防雪、耐寒、抗尘、防蚊等功效。军用帐篷是军用建筑和国防纺织品的主要类型。帐篷及相关家电的加工制造已逐渐从国外转移到国内,而国内制造加工整体水平不高,中高端帐篷所需的主要材料和工艺仍需进口。国家经济和军队建设是头等大事,关乎着一个国家的安全与发展。

军用帐篷的主要优点是简易、方便、快速、坚固和耐用,在南方能用2~3年,在北方能用3~4年。按照隔热性能分类,军用帐篷可以分为隔热帐篷(又称棉帐篷)和单层帐篷;
按照功能分类,军用帐篷可以分为办公帐篷、指示帐篷、居住帐篷、仓库帐篷、保健帐篷和烹饪帐篷;
按照材质分类,军用帐篷可以分为分成毛毡帐篷、化纤布帐篷、混纺布帐篷、阻燃型布料帐篷、热屏蔽布帐篷、抗红外布料帐篷等;
按照构造方式分类,军用帐篷可以分为框架帐篷、直杆帐篷、充气帐篷等。

5.1 纺织新材料将进一步促进纺织行业与其他行业整合和发展

在现实生活中,很多行业都需要纺织新材料,不仅有纺织行业,还有军事、医药等行业。由此可以大胆猜测,随着科学技术的进步和纺织行业的不断革新,纺织新材料将应用于诸多行业,并进一步促进纺织行业与其他行业融合和发展。

5.2 纺织新材料将推动社会经济的发展

随着环保意识的觉醒,人们如今越发急切地要求各行各业大量应用先进的环保材料,为地球减少负荷,而新兴纺织材料在医疗上的广泛应用便是最好的证明,例如新兴夹板绷带的产生。众所周知,由于过去的夹板材料大多为石膏,对自然环境造成了一定的污染,同时在制造石膏夹板的过程中,因为其粉尘含量较高,也会对工人的身体健康产生一定的危害。因此,新型材料的广泛应用将不断推动社会经济的转型,一些技术含量较高的环保型纺织材料必将得到人们的广泛认可。

5.3 纺织新材料的发展是不断创新的过程

纺织新材料的发展方向必须趋于环保和高科技,以满足不同行业的不同要求,清除所有不利于环境保护和无法满足现代发展需要的旧材料。未来任何一个行业要想长足发展而不被抛弃,都需要跟上时代的发展步伐,不断创新,纺织材料也是如此。只有创新,才能更好地满足人类经济社会发展的需要。

5.4 纺织新材料朝着高科技含量、低成本方向发展

新型纺织材料正朝着高科技含量、低成本的方向大力发展。纺织新材料的快速发展正转向市场需求,进而面临性能和成本的竞争。在市场经济环境下,为了降低成本、延长产品使用寿命和提高产品附加值,纺织新材料的开发不断深入。未来,新型纺织材料的三维形态将逐步向小型化、功能化和模块化转变,且新材料的开发成本也将显著提高研究效果及其实用价值。

随着经济社会的发展以及各种科技的应用,各行各业对纺织新产品有了更多的需求,纺织新材料的广泛应用也转变了行业的发展方向,促使相关产业结构不断发生变化。纺织新产品的开发和应用前景广阔,新材料的研发已上升到国家战略水平。随着现代科技的进步,新材料的开发也促进了纺织新产品的进步,并不断改善社会生产方式、提升民众的生活水平。

猜你喜欢 帆布军用帐篷 军用5G物联网视频监控系统的思考与研究军民两用技术与产品(2022年8期)2022-10-10国外超疏水材料最新进展及其军用潜力分析军民两用技术与产品(2022年5期)2022-06-28帐篷里的笑声国画家(2022年1期)2022-03-29平衡之力睿士(2022年3期)2022-03-22远行的诗意睿士(2022年1期)2022-01-22帐篷飞天(2021年11期)2021-11-29涂鸦入侵睿士(2020年8期)2020-08-20带上帐篷去旅行少年文艺·我爱写作文(2020年5期)2020-05-09帆布主义小资CHIC!ELEGANCE(2019年32期)2019-11-22在户外过夜儿童故事画报·自然探秘(2018年6期)2018-11-01

推荐访问:高性能 发展前景 帐篷