军用纺织品选材面面观yd15607
文Glenna B．Musante
原载：纺织导报2012/12；79-80
从帐篷到防弹衣，从内衣到制服，从行军袋到生化手套，对于士兵、警察和其他执法者而言，纺织品在日常任务中有着许许多多的应用。
在军用纺织品领域，对性能好、耐用的新材料的需求从未间断。关干这一点，一问相关的军需官和供应商便知。军用纺织品行业内，极好的材料就是还不够好，最好的材料也达不到完美的程度，而最终产品的任何不足都可能是致命的，因此新材料的研发工作从未歇止。
尽可能为士兵提供最佳的装备是研发人员孜孜以求的目标，同时，这个坚定的目标也在推动军用纺织品领域内的层压、复合及涂层技术不断取得新的进展和突破。
Graniteville特种面料公司开发了一种用于软面帐篷的涂层衬料(商品名为FORCE FR)，该公司员工Bostic Yates总结道：“军方总是在寻求更轻、更坚固、更耐用，临场表现更好的新产品。”他还指出虽然世界各国都有自己的一套军用纺织品标准，但是各个标准对军用纺织品的性能要求相似。换言之，如果某国提高了其相关标准，其他国家可能会纷纷效仿。
1 研发现状
防弹背心和作战头盔可有效保护步兵免受爆炸、弹片和步枪子弹的剧烈伤害，因此防弹装备研发对更高性能的热衷程度是其他产品研发所无法比拟的。此外，在追求高性能的同时，防弹装备还不能过于笨重，以免影响士兵执行任务。
James Zheng供职于美国国防部，是美国陆军士兵防护项目管理办公室的首席科学家。由于在美国国防部现行单兵防护系统一一Interceptor(拦截者)防弹装备研发中的贡献，2002年他被授予了AMC(美国陆军装备司令部)最高发明奖。简而言之，Zheng是世界上新一代防弹装备研发人员中的杰出专家之一。他曾指出，防弹装备不能只单方面地追求I陛能，如果其穿着体验太差，士兵们就会弃之不用。
由于军用纺织品的性能对士兵生死攸关，因此即使研发工作取得了突破，新一轮的研发也会马不停蹄地展开。激烈的市场竞争、新技术的不断问世，以及仍在存在的士兵伤亡，这些都进一步加剧了军用纺织品行业的紧迫感。
当然，紧张的工作中也会有值得庆祝的节点，2012年3月15日，一场庆祝会就在DSM (帝斯曼)公司位于北卡罗来纳州格林维尔市拥有1 500名员工的工厂上演。当天，帝斯曼
北美业务运营总裁走上演讲台正式宣布与Ceradyne(赛瑞丹)公司签订的新合同，即美国国防部新一代增强型作战头盔用原材料的生产订单。值得一提的是，在工厂的管理层看来，这场庆祝会同时也是一场动员会。
增强型作战头盔采用帝斯曼公司的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)单向复合材料打造而成，该材料的商品名为Dyneema®(迪尼玛®)HB80。据帝斯曼公司描述，同等重量下，迪尼玛*纤维的强度是钢材的15倍，比芳纶纤维强40％。迪尼玛®HB80不但能用来制造头盔，同时也可塑造成防弹衬垫用于防弹背心和军用车辆，以削弱简易炸弹对步兵的威胁。
美国上一代作战头盔选材主要是芳纶材料，包括Kevlar®(凯芙拉®)纤维。Zheng认为与芳纶材料相比迪尼玛®HB80的最大优势在于，相同重量下，它的防弹性能提高了35％。
增强型作战头盔的量产已于2012年4月启动，第1批共24万具产品也已于6月份投入使用。未来，新型头盔将逐步取代现役头盔，陆续装备美国陆军和海军陆战队。
2 提高材料的可持续性
军用纺织品供应商常常要满足一长串的产品要求，针对不同的产品和用途，可能包括抗菌、阻燃、防水、轻便以及更耐用等。此外，目前世界各国开始寻求环境友好的军用纺织品材料。
以之前提到的Force FR为例，该产品除了具有阻燃、防水、防霉、高强质轻的特点，而且根据美国国防部的新要求，Force FR的乙烯基涂层系统中还添加了一种不含金属的绿色抗菌剂。
来自帝斯曼涂层用树脂部门的专家Mindelle Balkun表示其客户也会关心产品对环境的影响。据她介绍，目前许多涂层仍在沿用上世纪70年代的产品，尤其是对于现用的阻燃剂，寻找其绿色的替代产品已成为当务之急。以十溴二苯醚为例，有证据显示其对人体健康存在威胁，欧盟正在对其展开评估，并将于2012年年底全面禁用，在此背景下，整个
行业都在急切地寻找更好的替代品。此外，溶剂型涂层也在向水系型涂层过渡。通常水系型涂层的成本较低，化学副产物较少，且加工工艺更利于节水降耗。
涂层技术在军用纺织品领域扮演着重要的角色，包括赋予织物防水、阻燃及耐磨性能等。在谈及耐磨性能时，Balkun强调：“耐磨是我们最关心的指标，而涂层整理正好能够帮助改善耐磨性。在岩石或其它坚硬面摩擦时，涂层面料的破损。”而且，涂层还能与织物一同降解。
3 弥补现有技术的不足
Zheng的团队致力于寻找和测试新材料，在军用纺织品研发中，他们的工作任重道远。“我们要对士兵穿戴的每件装备负责，虽然这些装备的总量数以百计，但是我们必须不断地改善每一件装备的性能”，他这样描述道。Zheng进一步指出，一件防弹衣的重量就有18 kg，实战时，制服、背包及其他装备的重量达23～45kg。如此大的负重是个很棘手的问题，而现实情况是“减负”与高防护性往往不可兼
得，寻找更轻质且具有更高防护性的材料已成为Zheng的攻关重点。
据Zheng介绍，近20年来作战头盔和躯干防护已取得了巨大的进步，但是对于手部、面部、腿部及腹股沟目前还没有行之有效的防护装备。此类装备虽然均在研发中，然而使用性能并不理想。以护阴装备为例，若士兵踩上简易炸弹，此类装备可能会造成非常可怕的二次伤害。
不可否认，四肢防护装备的确取得了一些进步，一种由凯芙拉®制成的护阴装备就进入军方的视野。这种护阴装备呈片状，能够以组件的形式灵活地装配到防弹背心上。服用时，护阴片位于体前，形成一道保护生殖器官的屏障。
俄罗斯的科学家开发了一种新型芳纶纤维，报道称这种纤维的性能优于凯芙拉®，且比凯芙拉®轻10％。Zheng表示他非常关注该新型纤维。
散热也是一个主要的技术难题。“当士兵穿着较厚的时候，他们的体温就会上升，继而出汗。这个问题很难解决，现有的措施效果并不明显，我们需要更好的手段”，Zheng如是表示。
4 发展趋势
全球范围内有大量从事军用纺织品研发的企业，新产品和技术突破不断涌现。
英国的Baltex公司开发了一种商品名为Luxicool Spacer的3D针织面料，专门用于军用和警用防弹装备。Luxicool Spacer可通过透气型的背胶魔术贴贴合到防弹装备上，能够提高装备的散热性，最多可使体温降低2.9℃。该面料采用的Luxicool纤维是一种导热性能优异的化学纤维，2011年法兰克福Techtextil(国际产业用纺织品及非织造布展览会)上Luxicool纤维荣获创新奖，应用前景广阔。
Baltex公司总经理Charles Wood介绍，大多数层压织物会通过一层薄膜来提供防风性能，这也会使面料的透气性打折扣，不利于散热。但是由于采用了Luxicool纤维，层压后，Luxicool Spacer的散热性能依然良好。Wood还提到Baltex公司正在研发一种不会影响织物品质的防水整理技术。
帝人(Teijin)芳纶公司的办公网络分布于全球24个国家，客户遍布世界。2012年，该公司推出了改良版的TwaronLFT®层压面料一一SB1 plus，主要用于警用软质防弹背心。与其它许多军用和警用纺织材料一样，Twaron LFT 也不是新产品，但是改良后产品的有了新亮点，其抵御背面变形的性能提高了30％。这一点非常重要，因为子弹打到防弹背心上的冲击力也可能造成严重的伤害。此外，与上代产品相比，Twaron LFT SB1 plus的重量减轻了10％～20％。Christian Boettger是帝人芳纶公司驻德机构的防弹面料研发经理，他介绍道：“改良后的面料不仅可以更有效地阻挡子弹，同时还有利于减轻防弹背心的重量。此外，在其他军事装备上，新面料的应用空间和潜力也很大。”
除了子弹、弹片和简易炸弹的威胁，步兵的军服在爆炸中还存在着火的隐患。对此，w．L．Gore(戈尔)公司于2012年1月推出了一种前景看好的新型层压技术一一Gore Pyrad，该技术可赋予面料不易着火和离火自熄的功能。Gore Pyrad采用了一种阻燃层压解决方案，可提供对热着火和闪络着火的双重阻燃防护，既可以用于防弹装备，也可以用于尼龙和聚酯质地的上衣。
5 未来展望
得益于层压、复合及涂层技术，许多军用防护装备的性能得到了大幅提升，但是Zheng的目光仍然凝视着现有材料的不足。对他和他的团队而言，军用纺织品的选材没有最好只有更好。未来，他们仍将不断地测试新技术、寻找新方案，持续改进现存装备的不足。
(注：本文最先刊登于AATCC Review，2012，Vol 12，No．4，July／AugustP26．32。经美国纺织化学家与染色家协会授权翻译并刊登。)