热定型

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

§2热定形机理

　　一、fibre定形的概念
　　定形：使纤维发生应力松弛现象，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)大分子松弛阶段：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上松弛热处理，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，亦适用于锦纶。
　　2、热收缩率
　　将试样以松弛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。