东华大染整工艺学讲义第20章 热定形

PAGEPAGE1第二十章热定形§20.1热定形概述一概述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3热定形：利用合成纤维的热塑性，将织物保持一定的尺寸或形态，加热到所需要的温度，然后迅速冷却，使受热后变化了的微结构固定下来，从而使织物的尺寸和形态达到稳定。4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染色性能改变干热定形：在针板拉幅机上进行，织物在加热室中用热风加热，幅宽逐渐拉伸到一定尺寸，随后进入冷却区，使温度下降，形态稳定。湿热定形：将织物卷绕在多空辊上，或将成品固定在金属板上，用沸水、饱和蒸汽或热蒸汽处理。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，使纤维回缩，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，纤维在新的形态下固定下来。综上所述，热定形的过程可表示为：热塑性纤维加热成柔性→在外力下分子链段运动而变形→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因为纤维中含有大小和完整性各异的各种结晶，不同的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，纤维能熔化的结晶数量↓∴尺寸热稳定性，且染色性能、硬挺度，弹性等亦发生变化。三热定形对纤维性能的影响1强伸度一般情况下，热定形后纤维断裂强度提高，但松弛状态热处理，则变形能力加强，强度降低，如果过度定形，则强力也降低。2回复性热定形后，涤纶的回复性提高，热回缩率降低。但不同定形温度，稍有差异。3染色性能总的趋势是热定形温度越高，吸附能力下降越大。但有两种情况（1）对热定形不敏感染料：随定形温度增加，上染率降低。（2）对热定形敏感染料：随温度升高。上染率先下降，到170～180℃达到最低，然后又迅速上升。§20.1热定形工艺热定形的主要工艺条件为：温度、时间和张力。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℃，温度过高，会使纤维损伤。经热溶染色的品种，定形T可比热溶T低10℃。2、对防皱性及手感的影响定形温度越高，有利于提高织物的防皱性，会使织物的刚度提高，影响手感和悬垂性。3、对染色性能的影响定形温度对染色性能影响十分明显，对染料的吸收率随温度升高先是降低，随后上升。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℃)，涤毛混纺织物为160～170℃。涤粘混纺为180℃二、时间加热定形所需时间大约可以分为以下几个部分：(1)加热升温阶段：将织物表面水分蒸发并加热到定形温度所需的时间，又称为加热时间(2)热渗透阶段：热量向纤维内部扩散，使织物内外达到定形温度的时间，又称为热渗透时间(3)分子调整阶段：织物达到定形温度后，纤维内分子链段相互滑移而进行重排。又称为分子调整时间(4)降温阶段：使织物的尺寸固定下来所需的降温冷却阶段，又称为冷却时间加热和渗透时间较长，分子调整时间很短，一般只要1～2秒钟。加热时间长短受下列因素的影响：织物含湿量纤维导热性温度和介质一般定形时间需2～15秒，总的时间在15～30秒。三、张力施加张力有助于布面舒展平整，有助于提高定形效果。可改进织物滑、挺爽的风格，提高弹性和耐磨性。但张力过大，织物薄而板硬。热水收缩率提高。张力由经向的超喂和纬向伸幅来控制，实际生产中，根据织物品种、风格要求，施加张力大小不同。§20.3热定形设备与工序安排一热定形设备（一）针铗链式热风拉幅定形机主要由四部分组成1准备部分即车头部分，主要作用是使织物按照加工要求平整无皱、可靠稳定的在探边器控制下、准确喂入针链板上。所以包括平幅进布、光电整纬、超喂上针板。针铗链式热定形机的特点：可超喂，能降低织物经向张力，有利于扩幅，同时又使织物经向收到一定程度的回缩。2烘房包括：预热区和热定形区。加热源常用的有电热、煤气、汽油汽化气、液化石油气、道生油等。加热区热风由风机循环使用，为保证加热均匀，一般都将散热器置于烘房两侧的下方。3冷却部分冷却有两种方式：喷吹冷风和用冷水滚筒（二）短环预烘热风拉幅定形由浸轧槽、短环预烘（悬挂松式）、热风拉幅定形几部分组成。其主要特点是预烘采用松式，这样既能使织物烘干，有能使织物得到自由收缩，所以用短环预烘热风拉幅定形机定形的织物手感更为丰满，但松弛预烘时不易控制幅宽。二热定形方法1湿热定形定形时水分的存在使纤维大分子之间的作用力降低，链段的热运动变得容易进行，从而加快应力松弛的速度，故可在较低的温度条件下获得较好的定形效果。湿热定形的方法（1）用100℃（2）用110～135℃的高压饱和蒸汽处理织物（3）用常压过热蒸汽处理织物2干热定形织物以干燥状态进行。由于水分对涤纶的膨化作用很少，故多采用干热定形，其定形温度高于湿热定形。包括热风定形，红外辐射定形，接触式(热金属辊筒)热定形3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