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℃的沸水处理织物 （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<50℃） 三 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  坯布定形 被固着 不能 无 能除 后续加工不起皱 困难  半制品定形 不会固着 能 无 同上 定形前各工序易起起皱 困难  染后定形 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