来自 纺织百科 2019-07-15 15:47 的文章

什么是热定型?热定型工艺原理

什么是热定型?热定型工艺原理,在纺织品染整加工过程中,织物要受到(包括物理机械的、化学的)多种复合作用。使得产品在外部形态及结构尺寸上有所变化,有的甚至失去了织物所应具备的形态、外观和风格,严重影响了服用性能。因此确保织物的外部形态和尺寸的稳定性是衡量产品质量的一个重要标准。通常将稳定织物的外观、形态和尺寸的处理过程称定型处理,针对不同纤维织物的特点,有着多种不同的定型处理方法,其中包含化学方法(如棉织物的树脂整理、丝光等)和物理机械方法(如毛织物煮、蒸呢,合成纤维热定型等)。
在合成纤维的大分子结构中一般不含有亲水基团,分子链排列紧密,结构紧凑,吸湿溶胀性极差,因而在常态下合成纤维的缩水现象并不明显,然而合成纤维具有良好热塑性,当处于温度较高的环境中时,大分子链段间的重排使得纤维微结构和形态发生很大变化,这些变化又可通过降低环境温度而被相对永久保持下来。
这种热塑性可集中表现在合成纤维织物于染整加工中的形态多样性。合成纤维及其混纺织物在纺织染整加工过程中,有多次受到干、湿热处理的历史,且织物在运行过程中要受到各种张力的拉伸作用,因而其外形、尺寸始终处于多变复杂的状态,如经、纬向长度变化(收缩或伸长),布面折皱、手感粗糙等,给产品质量带来了严重影响。
针对这一问题,为了提高合成纤维的热稳定性,采用热处理的方法,利用其热塑性对合成纤维予以定型。也就是将织物在张力下置于高温环境中(如180~200℃),并保持一定的尺寸或形态,热处理一段时间后,迅速冷却降温,使改变了的纤维微结构被固定下来,在宏观上赋予了织物相对稳定的尺寸和形态。由于是热处理的方法,故称为热定型。
整个热定型过程,可以划分为四个阶段
1、加热阶段:
加干态或湿态织物进入热定型机中,织物表面加热到定型温度。
2、热平衡阶段:
热能透入纤维中,使纤维表面和内部到达同样的定型温度。
3、转变及分子调整阶段:
纤维处在应力作用下,当定型温度到达以后,纤维结构中的较弱次价交键即被破坏,纤维分子链重新取向排列。
4、冷却阶段:
织物离开拉幅定型机前进行快速冷却,于是织物的形状就按照纤维分子新的排列状态固定下来。
织物进行热定型加工时,通常是在干态下施与织物一定张力,保持一定尺寸,于高温环境中处理一定时间来完成的。为了加强定型作用及效果,降低定型温度,也可以水作为增塑剂,在织物含水的情况下或在水中进行热处理,因此热定型工艺按是否含增塑剂水可分为干热定型和湿热定型两大基本工艺。
干热定型工艺是使织物在干态、无水的情况下进行热处理。通常采用热风加热或红外线辐射加热方式。
1、热风拉幅定形机定形
一般采用针板式拉幅机,定形温度与织物幅宽均可以自由控制,定形效果比较满意,是目前印染厂最常用的定形机,由进布装置、超喂装置、探边器、伸幅装置、加热烘房、出布装置等组成。热源可采用电热式、油热式、燃气式。

干热定型工艺
定形的温度与织物中纤维的种类和形态均有密切关系,且对合成纤维的混纺种类和织物的用途均有很大影响。
织物 定形温度
锦纶66长丝(针织品) 190~200
锦纶66长丝织物 180~190
锦纶6长丝织物 170~180
涤纶长丝织物 200~220
涤毛混纺织物 170
涤棉(或涤粘、涤富)混纺织物(浅色或白色) 180
涤棉(或涤粘、涤富)混纺织物(深色) 190~210
丙烯酸系纤维织物 140
三醋酰纤维织物 190~210
膨体涤纶织物 150

△不同合成纤维织物的定形温度
定形的时间,取决于织物达到传热介质的温度所需的时间,范围很大,从稀薄织物的10s到厚重织物的30?40s;但织物上的实际温度不易测定,故普遍多保留有比较大的安全因素。不过定形时间过长,不但没有好处,而且会使织物色泽变黄、手感变硬。
红外线定形
发热物质发出的长波辐射,波长范围从可见光谱的红色尾端(0.73m)到约1mm为止,这就是红外线。红外线光谱一般分为三个区,即波长0.72?1.5m的近红外线区,1.5?20m的中红外线区和20?1000m的远红外线区,过去曾有人试验用波长1?4m的中间红外线辐射在涤纶上,发现波长1?2m的红外线能自由地透过纤维,而3?3.5m的辐射线实际上全部被纤维吸收;因此较短波长的红外线虽透入纤维内部,但没有能量吸收发生,较长波长的辐射线进入纤维后即让予全部能量。在这种情况下,辐射线仅有全部能量的一半到达纤维的最内部。
近年来发现一种幅射源,发出的最大辐射波正好位于处理物料的平均吸收区同一范围内,这种幅射源叫做“特选发射体”。辐射源的波长一定要与处理物料的吸收相适应,如波长选择得当,辐射线将在纤维材料内部辐射出大部分能量,增强纤维中分子链的振动,振动程度相当大时,分子链间很多交键就会被振断,分子链就在势能极小的方式中,自动排齐。
合成纤维在一般热定形设备中,温度要在200℃以上才能适当地定形,而选择红外线发射体,温度在80?120℃就可以达到目的。这就是红外线式热定形比热风式热定形优越的原因。
湿热定型工艺
聚酰胺和聚丙烯腈纤维及其混纺织物、某些聚酯变形纱织物多采用湿热定型工艺,湿热定型的温度要低于干热定型。
1、水浴定型法
将织物在110℃沸水中处理0.5~2h,该法简便易行,但定型效果差,定型后织物仍有较大的热收缩率。
2、高压汽蒸定型法
定型在高压釜中进行,用110~135℃的高压饱和蒸汽处理织物20~30min,可获得良好的定型效果。该法需特殊耐压设备,生产不能连续进行。
3、过热蒸汽定型法
用过热蒸汽在常压下处理织物,温度可达130℃左右。该法能缩短热处理时间,生产效率高,能提高色泽鲜艳度,防止纤维泛黄,改善织物的手感、风格和弹性。
合成纤维热定型时,主要受温度、时间和张力等因素的影响,这些因素的合理控制对获得良好的热定型效果有着十分重要的意义。
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℃。
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。
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。