5《染整技术》第九章 热定形

第九章热定形一、热定形机理二、热定形方法三、热定形工艺条件分析四、热定形设备五、热定形工序安排第九章引言定义热定形是利用合成纤维的热塑性，将织物在一定张力下，加热到所需要的温度，并在此温度下加热一定时间，然后迅速冷却，使织物的尺寸形态达到稳定的过程。分类–干热定形–湿热定形第九章引言热定形的意义–①尺寸定形：尺寸热稳定性提高，缩水率下降–②平整定形：消除皱痕，提高抗皱性–③改善服用性能：弹性、手感和起毛球现象得到改善–④染色性能改变第九章引言热定形效果评定：热收缩率–将试样以松驰状态在一定条件下处理，然后测量其长、宽尺寸变化，以收缩百分率表示，(可按经、纬长度分别表示，也可按面积表示)–测试时可按湿、热条件不同分为干热收缩，沸水收缩，热水收溶，蒸汽收缩和熨烫收缩五种。此法测试简单，能反映织物实际服用的收缩性能。第九章一、热定形机理1、造成合纤织物热稳定性差的原因(1)成纤过程中隐藏了内应力，大分子的排列未达到最稳定的状态，遇热后分子热振动加剧，发生弯曲，使fibre回缩，尺寸变小。(2)纺织过程中不断受力，且受力不匀，加剧了遇热回缩及回缩不匀的倾向，使织物产生皱纹，且难以去掉。第九章2、热定形的过程即在适当的拉伸张力下供给织物热能，使大分重排，再迅速冷却，使fibre处于能量更低的稳定状态。该过程分为三个阶段：(1)大分子松驰阶段：当加热到Tg以上时，分子链间作用力↓，大分子的内旋转作用↑，柔顺性↑，取向度↑，内应力↓。(2)链段重整阶段：随大分子链热振动↑，活性基相遇机会↑，容易建立起新的分子间作用力，若施以张力，大分子依张力方向重排，建立新的平衡。⑶定型阶段：在去除外力前降温，fibre在新的形态下固定下来。即热塑性fibre加热成柔性→在外力下分了链段运动而变形→外力下冷却，新的形态固定第九章3、热定形过程中纤维结构发生变化热定形的T在Tg和Tm(熔点指fibre中尺寸较大且完整的结晶熔化的T)之间。∵当处于Tg时，分子链中原子和基团在平衡位置上振动，开始有链段的位移运动，且随T↑而↑，直至达Tm后，开始发生整个大分子链的位移。纤维中含有大小和完整性各异的各种结晶，有着不同的熔点。当在T1(Tm)下进行热定形时，部分尺寸小，完整性差的结晶发生熔化，比较均匀和大的结晶则增大or更完整，使结晶度、晶粒大小及完整性分布达到一个新的状态。此时若再经受T1上松驰热处理，fibre能熔化的结晶数量↓∴尺寸热稳定性，且染色性能、硬挺度，弹性等亦发生变化。第九章二、热定形方法1、湿热定形：织物以润湿状态进行，多用于亲水性强的合纤如锦纶腈纶。定形后手感柔软、丰满。涤纶变形纱也可用。–100℃沸水处理0.5～2h，仍有较大的热收缩率–110~135℃高压饱合汽蒸，定形效果良好，但需用耐用压设备，间歇生产–常压过热蒸汽处理，处理时间短，生产效率高，防止纤维泛黄，提高色泽鲜艳度，改善手感、风格和弹性。2、干热定形：织物以干燥状态进行，适用于涤纶及其混纺织物，包括热风定形，红外辐射定形，接触式(热金属辊筒)热定形。三、热定形工艺条件分析温度、时间、张力、溶胀剂第九章温度最主要的因素1、对尺寸热稳定性的影响–涤纶织物，若要在某温度下有良好的热稳定性，则定形温度应高于该温度30～40℃，经热熔染色的品种，定形T可比热熔T低10℃２、对防皱性及手感的影响–未定形的织物，产生的皱痕多而深，经过一般条件熨烫后也不易消除。–经过定形的织物，随着定形温度的提高，皱痕变得少而轻，并且经过熨烫后容易消除。第九章温度３、对染色性能的影响–对热定形不敏感的染料，T↑上染百分率↓–对热定形敏感的染料，T↑上染百分率开始↓超过180℃又上升，超过220上染率急剧上升。热定形T应根据纤维品种和织物要求而确定，定形温度低不足以使纤维迅速消除内应力，定形效果也差；定形温度提高，织物尺寸稳定性和抗皱性等相应提高；定形温度过高，若达到软化点，纤维发生粘结，织物变硬，影响使用性能。对T/C织物而言190~210℃，（除定形后热溶法染色的品种，温度选择200℃，其余可选择190℃，若染料升华牢度差，则定形T不宜高，还应注意T的均匀性(温差≤2℃)。）涤毛混纺织物为160~170℃，涤粘织物为180℃。第九章时间1、加热时间：将织物表面加热到定形温度所需时间2、热渗透时间：纤维内部达到定形温度的时间，2～15s3、分子调整时间：纤维内部大分子按定形条件进行调整所需时间，1～2s，真正意义上的定形时间4、冷却时间：使织物的尺寸固定下来，进行冷却所需时间，非定形时间，但影响身骨。加热和热渗透时间较长，分子调整时间较短，约1-2秒，总的热定型时间为15-30秒，落布布面温度控制在50℃。加热和热渗透时间取决于热源的性质、织物单位面积重量、纤维导热性和织物含湿等因素。T/C织物，在180-200℃定型，时间为18～60s。第九章张力由经向的超喂和纬向伸幅来控制，对尺寸热稳定性，强力，断裂延伸度均有影响。–经向超喂↑，经向热稳定性↑，断裂延伸度↑，强力↑–纬向伸幅↑，纬向尺寸热稳定性↓，强力↑断裂延伸度↓实际生产中，根据织物品种、风格要求，施加张力大小不同。–经向超喂2-4%（即喂布速度大于主机速度2-4%）–纬向张力接近成品或稍大于成品幅宽2-3cm。第九章溶胀剂水or蒸汽能增进锦纶的定形效果，对涤论影响较小。第九章三、织物热定形工艺进布（超喂2~4%）→针铗拉幅（超成品幅宽2~3cm）→进加热区（180~210℃）→冷却→落布（T50℃）第九章四、热定形设备卧式针铗链式热定形机(国产M-751，M-751A)–经向超喂和纬向伸幅易控制，定形效果好，占地大，升温时间长，生产效率低。目前广泛应用立式针铗链式热定形机(国产M-751，M-751A)–占地小，生产效率高，对织物影响小；定形稍差，存在纬向及两面受热不均匀问题。辊筒式定形机–占地小，机内容而量大，劳动生产效率高；幅宽无法控制。第九章五、热定形工序安排方式浆料定形前是否收缩染料限制性定形后泛黄起皱染色性前定形被固着不能无能除后续加工不起皱困难中间定形不会固着能无同上定形前各工序易起起皱困难后定形不会固着能升华牢度好的品种不能除去各道工序易起皱较好实际生产中，工序的排列必须根据具体情况选择第九章作业P246–1~4