6第六章 热定形

第六章 热定形 Heat Setting 1 引言 一 定形的意义 1 定形 指通过某种物理 or 化学的处理消除纺织品中积存的应力 应变 使 其在状态 尺寸 or 结构上获得某种需要的形式 并达到一定的稳定性 2 定形所要解决的问题 1 消除内应力 2 提高形变的恢复能力 保持定形时的状态 二 热定形 指合纤织物在一定张力下进行热处理 使其尺寸 形态稳定的加工工艺 其意 义是 尺寸定形 尺寸热稳定性提高 缩水率下降 平整定形 消除皱痕 提 高抗皱性 改善服用性能 弹性 手感和起毛球现象得到改善 染色性能改变 2 热定形机理 一 fibre 定形的概念 定形 使纤维发生应力松驰现象 并达到某种稳定形式的过程 定形的过程分二步 1 部分大分子链段间作用力迅速遭破坏 2 大分子在新的位置上迅速重建新的分子间力 且固定下来 二 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 2 热定形的方法 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 3 定型阶段 在去除外力前降温 fibre 在新的形态下固定下来 综上所述 热定形的过程可表示为 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 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 腈纶的定形机理不同于涤纶 热定形使腈纶非晶区大分子因热运动加剧而重排 内应力消除 并重建一些更 牢固的新联结点 使蕴晶区的完整性提高 从而提高了 fibre 的热稳定性 3 热定形工艺条件分析 一 温度 最主要的因素 1 对尺寸热稳定性的影响 涤论织物 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 经热溶染色的品种 定形 T 可比热溶 T 低 10 2 对染色性能的影响 3 对防皱性及手感的影响 热定形 T 应根据纤维品种和织物要求而确定 对 T C 织物而言 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 二 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 1 2s 真正意义上的定形时间 4 冷却时间 非定形时间 但影响身骨 T C 织物 在 180 200 定型 时间为 18 60s 三 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 实际生产中 根据织物品种 风格要求 施加张力大小不同 四 溶胀剂 水 or 蒸汽 能增进锦纶的定形效果 对涤论影响较小 4 热定形工艺概述 一 加工方式 1 湿热定形 织物以润湿状态进行 多用以亲水性强的合纤如锦纶腈纶 定形 后手感柔软 丰满 分为水浴和汽蒸定形两种 2 干热定形 织物以干燥状态进行 适用于涤论及其混纺织物 包括热风定形 红外辐射定形 接触式 热金属辊筒 热定形 二 热风定形设备和工艺 1 设备 1 针铗链式热定形机 国产 M 751 M 751A 2 两用式针板布铗式 针铗与布铗两用 既可定形 也可拉幅 2 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 T 50 三 湿热定形 1 水浴定形 1 沸水处理 0 5 2h 定形效果不佳 2 高压釜中进行 T 可达 125 135 20 30 效果较好 2 汽蒸定形 1 饱和蒸汽 类似水浴 130 140 20 30 2 过热蒸汽 接近于干热定形 四 工序安排 三种方式 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 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 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 五 热定形效果评定 1 临界溶解时间 CDT 将涤论圈形试样置于苯酚中 在一定温度下从开始接触苯酚直至纤维溶解所需 时间 秒 称 CDT CDT 与 fibre 结晶度 结晶尺寸及结晶完整性有关 能反映涤论的受热史 此法测定涤论的热定形效果较灵敏 亦适用于