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染整工艺原理(六)--热定形

晨怡热管 2008/11/16 16:08:01
§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(     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

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

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。

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