军警迷彩图案和面料印花技术的特点及发展

吕继红，鄢友娟，汝新伟，肖 红

(1.中国纺织工程学会，北京 100025;2.武警后勤装备研究所，北京 100071;3.总后勤部军需装备研究所，北京 100010)

军警迷彩织物有别于普通印花织物，具有自身显著特点。一是颜色特殊:模拟绿色植被的绿色和模拟沙土的棕色或棕褐色，成为世界各国绝大多数迷彩必不可缺的颜色;二是图案自成体系:包括二战时发源和流行起来的大斑块迷彩、20世纪90年代起源的数码迷彩和近几年开发的多地形渐变迷彩等;三是大部分战时伪装用迷彩具有近红外伪装功能;四是基体织物的功能性要求高，比如阻燃迷彩作战服，需要具有阻燃和迷彩伪装功能，高的断裂和撕破强力、良好的印花牢度等都是基本要求。

军警迷彩织物的特点，导致了对印花的高要求和特殊性。本文介绍了军用迷彩的分类、特点及设计原则，阐述了军警迷彩织物的印花要求及现有印花技术、近红外迷彩伪装印花的实现方式，最后对新印花技术在军警迷彩上的应用进行了探讨。

1 迷彩发展特点及其对印花的要求

1.1 典型迷彩的特点

根据发展年代和图案类型，结合技术进步，迷彩图案可分为3个阶段和类型:一是从二战开始使用至今的传统斑块迷彩;二是基于计算机技术、从20世纪90年代发展使用至今的数码迷彩;三是近些年发展起来的多地形迷彩。几种迷彩的典型图案如图 1所示［1-2］。

传统的斑块迷彩尽管在颜色、尺寸和形状间差异很大，但其共同点在于:这些斑点、条纹或斑块彼此间界限分明，边缘清晰;颜色较少，一般在3～6色，以4～5色居多;每种斑块的颜色单一、显著;斑块之间具有较为明显地对比特征;在合适的距离内观察，能够明显的辨出清晰的斑块。

1997年加拿大军队最先采用了CADPAT(Canadian Pattern)的数码迷彩，开启了数码迷彩的新纪元。无论采用什么颜色，数码迷彩图案显著不同于传统的大斑块图案。1)数码迷彩运用像素点阵的视觉原理，把传统迷彩的斑块、不同颜色间的边缘进一步模糊化，在视觉上有显著混色效果。数码迷彩模糊化斑块边缘后，相当于用小斑块迷彩取代大斑块迷彩泾渭分明的边缘。2)远距离看时，人眼已无法分辨细节，效果等同于大斑块迷彩;从近距离看，数码迷彩的图案就像把显像荧光屏的点放大，呈现小斑块迷彩的伪装效果。3)从技术上看，用数码技术生成斑块比较方便［3］。

2010年，美军驻阿富汗战场官兵首次装备了渐变多地形迷彩“MultiCam®”。

图1 典型的斑块、数码和多地形迷彩Fig.1 Typical plaques，digital and multi-terrain camouflage.(a)M81 woodland camouflage;(b)Chocolate core desert camouflage;(c)MARPAT digital camouflage of US Marines;(d)07 woodland digital camouflage;(e)US military ″Multicam® ″multi-terrain camouflage;(f)British army ″Multiterrain® ″multi-terrain camouflage

这类图案和传统的大斑块图案及数码图案存在明显的差异，特点如下:1)颜色斑块之间边界不明显，呈现渐变趋势，无论是颜色还是形状均发生渐变，比如由中绿色慢慢过渡到浅绿色，即使是近距离也很难找出具体的界限;2)具有立体层次感和丰富的颜色，颜色增多到6色以上，比如，3种不同的绿色、2～3种不同的褐色等;3)颜色渐变和图形渐变，斑块尺寸也不好具体计算。

任何一个迷彩图案的产生都有其特定的作战环境和历史背景。现行的军警迷彩逐渐分化为2种:一是以标识为目的迷彩，尤其是武警和军队兵种迷彩，如武警现役迷彩和特战迷彩，如图2所示;二是以战场伪装为目的的迷彩，如为满足阿富汗地区开阔的背景下、复杂多变的地形而开发的“Multicam®”一样，这类迷彩是战场伪装永恒的追求。

图2 武警现役迷彩及武警特战迷彩Fig.2 Active camouflages(a)and special army camouflages(b)of armed police

1.2 军警迷彩发展趋势及其对印花的要求

从最初模拟自然环境颜色和形状的较大斑块和图形尺寸的3～6色迷彩图案，发展到90年代借助计算机技术设计的、基于边缘像素化、广泛使用的四色数码迷彩图案，再到阿富汗战场最新装备的渐变迷彩图案，迷彩图案的发展趋势如下。1)各图形斑块的尺寸逐渐变小。这点在数码迷彩中最为突出。数码迷彩借助计算机图形处理技术，使得边缘尺寸和独立单元的尺寸最小化，在印花技术许可下，可达到人眼分辨率的极限尺寸。2)图形色彩中，深色斑块逐渐减小。无论是美现役陆军数码迷彩还是Multicam®，都不约而同地采用了饱和度和明度较低的颜色，整个服装远看是很浅淡的颜色，包括美空军数码迷彩。3)图形之间的轮廓越来越不明显。除了以标识为目的的迷彩，迷彩图形斑块间的轮廓越来越不明显，大斑块已经很少见。4)颜色有增加趋势。从最初的5色、4色，到大量使用的4色林地迷彩以及3色和6色沙漠迷彩，到目前7色的“Multicam®”，颜色有增加趋势。5)图形的各斑块之间呈现融合趋势，而不是以往的强烈对照。

从图案的角度而言，图案的变化对印花提出了越来越高的要求，尤其是渐变迷彩的出现，有大量的云纹和泥点效果，难以采用平网和圆网印花实现。从迷彩服面料的角度而言，从早期的全棉织物、到涤/棉和锦/棉织物、以及越来越多的高强耐磨阻燃织物等，面料中包含的纤维品种也多样化和特殊化，特殊的纤维对染化料和工艺提出了更新更高的要求。从迷彩服承载的功能而言，多频谱伪装是趋势，对热红外、雷达隐身的需求也要逐渐考虑，除采用结构设计实现外，吸波涂料、低红外发射率的涂料也需要通过印花技术实现。

2 军警迷彩印花现有技术

2.1 军警迷彩服的特点

为实现军警迷彩服的迷彩效果、服用性能及功能性，军警迷彩印花和民用织物印花相比，具有以下特点:一是印花大部分为深色，且色牢度要求高，比如日晒牢度，绝大部分颜色均要求在5～6级以上(黑色为6级)，耐洗、耐干磨和耐汗渍色牢度大部分要求4级以上，黑色耐湿摩擦色牢度要求3级以上;二是大部分军用迷彩需要进行近红外伪装印花，可通过降低基体织物的近红外反射率或通过在印花浆料中加入碳黑实现;三是部分基体织物比较特殊，比如多元协效阻燃混纺面料。

2.2 分散/还原一浴两相印花技术

自20世纪80年代以来，我军迷彩面料由涤/棉混纺面料发展到高强耐磨的涤/棉/维三元混纺面料。为达到军警使用的高印花色牢度需求，军警迷彩印花开始探索采用分散/还原一浴两相多套色印花工艺，并于90年代成熟、稳定至现在。从印花方式而言，随着技术进步，也由台板印花、滚筒印花、平网印花发展为现在的圆网印花。

分散/还原一浴两相圆网印花工艺以色彩饱和浓郁和优异的色牢度，较好地满足了部队的使用需求。对于现行迷彩及类似的传统斑块和数码迷彩印花，其典型工艺流程如下:分色→描稿→制网→坯布检验→缝头→烧毛→退煮漂→丝光→预定型→印花→焙烘→蒸化水洗→烘干→定型→检验→成品检验。

这种印花工艺的优点在于:1)该工艺使用分散和还原染料，先经过焙烘或高温汽蒸使分散染料固色，然后再经还原浴快速汽蒸，使还原染料在棉或维纶纤维上固色，织物经还原浴处理时，还原液将沾污在棉纤维上的分散染料清洗，从而提高了面料的色泽鲜艳度和色牢度;2)印浆中不加碱剂与还原剂，避免了印浆的不稳定性和给色量低的缺点。同时印浆中造成分解的可能性极少，过度还原情况可完全避免。在通常条件下，印浆可长期贮藏、不变质;3)二相法印花时，可不考虑相对空气湿度、温度及烘燥条件等的影响。印后织物可任意堆放若干时期不致变化，生产时易于调度。特别有利于产量较低的网印印花等，可集中一定数量后再还原蒸化;4)对于需要染底色的产品，在还原染料悬浮体轧染的浅底色上，经二相法印制还原染料深色花型后，可一起浸轧还原液与汽蒸，工艺较简单。

该工艺对使用的设备、糊料和染化料等都提出了较高的要求。在糊料的选择上，优选海藻酸钠、甲基纤维素等，其共同特点是遇有弱碱如碳酸钾即可凝结，有利于提高印制效果，但价格较贵，影响生产成本。在染化料上，要求染料粒径在2 μm以下，对大分子质量大粒径的还原染料提出了更高要求。在设备方面，轧还原液需要在快速蒸化机上进行。此外，为满足印制深色和一些特殊功能的需求，往往需要与涂料等同印，会带来种种不利因素。如涂料加入量超过5%，搅拌不易均匀，有局部结粒情形;对某些含有对位硝基的色素(培司)，如红 RL、红 B等，在还原槽中遇保险粉色光会变深;若与其他染料(如阳离子)同印，需选择能耐还原剂的涂料等。

根据前面的迷彩图案，军用迷彩多为满地花型，加之采用了二相法印花工艺，印花面积达到100%，吃浆量大，且对于部分特殊迷彩如武警特战迷彩，深色占整个布面的75%，增加了印花难度。

上述工艺的技术特点和要求使得军警迷彩面料具有极好的色牢度，满足了军警迷彩服对使用频率、耐穿、耐洗性能的高要求。

2.3 近红外迷彩印花

近红外伪装主要体现在对绿色植被在近红外波段的光谱曲线上的模拟，如图3所示。含水分的绿色植被的光谱，有着明显的“绿峰”和“红边”效应，即在可见光550 nm处出现绿色的反射峰、在640～700 nm处反射率出现一个跃升。而普通的染化料，无论是酸性、分散，还是还原染料，尤其混合出来的绿色，虽然在可见光部分会出现“绿峰”，但在近红外区域的反射率难以和绿色植被的光谱特征吻合，比如，绝大部分染化料在近红外区域的反射率往往高出绿色植被，且跃升的区间不同。这样，当用绿色检验镜或近红外相机照相时，普通绿色织物还是显示绿色，而绿色植被则显示红色，或者两者显示出不同的灰度。

图3 绿叶和染化料的光谱曲线Fig.3 Spectrum curves of green leaves and dyes

目前，大部分战场伪装用迷彩服都具有近红外伪装功能。该功能的实现可通过两条途径:一是降低基布的近红外反射率，比如在织物中加入部分黑色纤维，如图4所示。加入黑色纤维的坯布的近红外反射率要比普通坯布的反射率低10%;二是在印花过程中加入可以降低近红外反射率的涂料。迷彩往往具有至少4种以上的颜色，且为了实现近红外区域的反射率的分散性，尽可能符合自然界背景的光谱分散性，需要对不同的颜色加入不同含量的、降低近红外反射率的涂料，以实现各种颜色在近红外反射率的分散性，而不是都如普通的分散染料一样具有相同的近红外反射率值。这要求迷彩印花，在分散/还原一浴两相法的基础上，进一步加入部分涂料同时印制。如前所述，涂料加入量、涂料的选择等都需要满足分散/还原印花的工艺条件。比如，涂料需要耐还原剂，且加入过程中要防止涂料的结块等。

图4 加入黑色纤维的坯布和普通坯布的光谱曲线Fig.4 Spectrum curves of gray fabric added black fibers and common fabric

3 转移和喷墨印花在迷彩上的应用

3.1 转移印花和喷墨印花技术特点

转移印花是20世纪60年代兴起的印花工艺，是继圆网印花后的一次革命，并逐渐发展分化为热转移(干法转移)和始于80年代的冷转移(湿法转移)印花2种工艺。热转移工艺是将印有花纹图案的转移印花纸与涤纶织物在一定温度、一定压力条件下一起经过热压，纸上的图案即染料升华转移到织物表面，瞬时扩散进入纤维内部，并以物理化学作用固着，达到印花的目的。热转移印花目前只能在涤纶织物上进行，酸性染料对毛织物的热转移印花正在开发中。冷转移是将印有花纹图案的转移纸与带有水分、充分润湿过的棉类织物在常温、压力条件下接触，面料上的水溶解载体上的染料，使得转移纸上的染料转移到润湿过的织物表面。现有的冷转移印花多采用活性染料，适用于棉等纤维素织物、锦纶织物等，分散染料、酸性染料等的冷转移印花技术正在开发之中［4］。无论是何种转移印花，都体现出对图案极佳的表现力，最初采用凹版制版，制版后印到转移纸或膜上;当数码打印机出现后，通过数码打印图案到转移纸上，就形成了现在的数码转移印花技术［5］。

数码印花包括数码转移印花和数码喷墨印花，是完全不同于传统平网和圆网印花的新型印花技术。与传统的印花工艺相比，具有两大优势:一是数码印花工艺在色彩层次、清晰度、色域上都达到了如打印相片的精细度和表现力，在多色立体图案的表现力上达到了传统印花工艺难以企及的高度［6］;二是这种印花工艺占地面积小，工艺流程短，省时省力省水，特别适宜小批量多品种的生产［7］。

数码喷墨是直接将图案通过打印机打印在织物上［8］，目前多在光洁的织物表面打印，织物表面的毛羽会产生堵头等现象。

因此，数码转移和喷墨印花都具有同样的技术优势，即对图案的高精细度的表现力和直接喷印无需制版，二者适合于不同的面料品种。目前，军警的部分产品，如雨衣迷彩面料、鞋材和军警用包材等率先采用了数码热转移印花技术，一批军品生产企业相继购买了相关设备。

3.2 转移和喷墨印花用于军警迷彩的探讨

在军警迷彩印花方面，由于迷彩图案的多色化、精细化及渐变化，尤其是多色渐变迷彩图案，对传统印花提出了挑战，而数码印花技术以其对图案的极佳表现力体现出诱人的应用优势。尽管如此，转移和喷墨印花还有一些需要深入研发、解决的问题，才有望用于军警迷彩的印花。

1)还原染料以其优异的色牢度一直是军警迷彩印花不可或缺的染化料之一，也是其他染化料难以超越的。由于其价格昂贵、工艺复杂，民用市场上并不常用。目前，活性染料、酸性染料和分散染料的数码印花墨水都得到了商业化，但是还原染料墨水还处于研发阶段。解决了还原染料墨水，配合传统圆网印花的蒸化工艺，才能够实现军警迷彩印花的高色牢度的要求。

2)军警迷彩面料对印花的颜色及花型的一致性要求远高于普通印花面料，传统的制版圆网印花能够很好的保持一致性要求。目前，数码印花的印制精度能够达到1440 dpi，可获得照片的效果，这一优点可能并不利于颜色一致性的要求。相对于传统筛网印花只能达到200 dpi的精度而言，数码印花的精度过高。织物上的图案并不需要达到照片一样的效果，适当降低精度利于扩大墨水、面料的适应性以及颜色一致性的要求。

3)军警迷彩面料逐渐向多组分、特殊功能纤维面料发展，比如多组分的阻燃面料、高强耐磨面料等，这意味着会有一些难以上染的纤维，如芳纶等;或者存在上染条件不同的多种纤维混纺面料，比如维纶在高温长时间处理发硬，而聚芳噁二唑则需要130℃上染等。对于这种情况，通常需要加入涂料解决，因此，在数码印花上实现分散、还原及涂料的同时印花，对喷头提出了高要求。同时，对于热红外、雷达隐身伪装，也或多或少需要通过涂料印花技术解决，同样提出了这个问题。

除上述几点军警迷彩的特殊要求外，数码印花还需要在印花效率和速度、印花批次的一致性等方面有所突破，这也是其在民用印花领域推广的基本要求。转移印花如果能解决对特殊基布的上染性能以及深色上染问题，则非常适合批量大、花型层次丰富的迷彩印花。

4 结论

一方面，随着军警迷彩图案向多色渐变方向发展，传统圆网印花对渐变效果的表现力受到挑战。另一方面，由于冷转移印花对原料的适应性不够宽，以及数码还原染料墨水的缺乏，使得现有的转移印花和喷墨印花技术均难以实现军警迷彩印花的高色牢度需求。此外，军警迷彩基布材料的多样化和特殊化也对常规印花提出了要求。

就现有技术而言，传统印花还将持续保持其在军警迷彩印花上的优势，尤其是针对现行的斑块迷彩和数码迷彩。转移和喷墨印花尽管在花型表现力上极具优势，但是多元混纺面料转移印花染化料及其技术和高色牢度墨水的缺乏、过高精度的打印导致的一致性差、不同染料和涂料的同时印制等问题限制了其在军警迷彩上的批量应用。无论是转移印花、还是喷墨印花在军警迷彩上的应用都还需要一段时间。

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