定型機、涂層機專業生成廠家無錫前洲興華機械2021年7月12日訊 在紡織品染整加工過程中，織物要受到(包括物理機械的、化學的)多種復合作用。使得產品在外部形態及結構尺寸上有所變化，有的甚至失去了織物所應具備的形態、外觀和風格，嚴重影響了服用性能。因此確保織物的外部形態和尺寸的穩定性是衡量產品質量的一個重要標準。作者：曾林泉
熱定型是指將織物在適當的張力下保持一定尺寸，并且在一定溫度下加熱一定時間，然后迅速冷卻的加工過程。熱定型可消除織物上已有的褶痕，提高織物的尺寸穩定性，使其不易產生難以除去的折痕，并能改善織物的起毛起球性和表面平整性，對織物的強力、手感和染色性能也有一定的影響。
合成纖維都具有熱塑性，但在玻璃化溫度以下時，纖維大分子鏈處于凍結狀態，受力作用時，只能發生普彈變形。當溫度大于玻璃化溫度時，分子鏈段開始活動，纖維處于高彈態，受力作用時，發生高彈形變。由于合成纖維既有晶區又有非晶區，所以只有在溫度大于熔點又大于粘流溫度時，纖維大分子鏈才處于粘流態，可產生塑性形變，否則仍處于高彈態。當合成纖維處于高彈態時，對纖維施加張力，是分子鏈段沿外力的作用方向進行蠕動重排，并在新的位置上建立起新的分子間作用力，保持張力并冷卻，新的狀態得以固定，從而達到定型的目的。
合成纖維熱定型時，主要受溫度、時間和張力等因素的影響，這些因素的合理控制對獲得良好的熱定型效果有著十分重要的意義。
織物熱定型后熱收縮性、機械性能、上染性、白度等均與定型溫度有著密切關系。
1、定型溫度對織物染色性能的影響
腈綸在染陽離子染料時有一個明顯的特點，即在染液溫度超過玻璃化溫度以后，上染率迅速提高，如95℃染色1min的上染率超過75℃染3h的上染率。另外，染色時溫度超過玻璃化溫度，纖維也處在濕熱定型的過程之中。因此，實際上隨著腈綸織物濕熱定型溫度一定的提高，上染率也相應有一定的提高。
滌綸及其與棉、粘膠纖維混紡織物的上染率與染前的定型溫度也存在著一定的關系。織物在高溫高壓染色時，定型溫度與染料在纖維上的上染率呈下凹形曲線關系。當定型溫度在190℃以下時，由于纖維的結晶度提高，染料的上染量減少，在190℃時為最低點。當溫度上升到190℃以上時，纖維的結晶度不斷提高，晶粒尺寸增大，但單個晶體周圍的無定型區體積也相應增大，晶粒之間的孔隙變大，這樣染料分子在纖維上的吸收量也隨之增加。尤其是在高溫高壓卷染的情況下，染色時間長，染料有足夠的時間擴散到纖維中去。所以，染料的吸收量在190℃以上隨著定型溫度的提高而增加。但是，也有某些特定染料對熱處理并不敏感，它們的上染率的變化成一定的線性關系，即定型溫度高時上染率低。在熱熔染色過程中，定型溫度對染料的上染率也存在一定的影響。
分散染料在滌綸上的上染過程，實質上是染料分子從染液中不斷擴散到纖維表面，再擴散到纖維內部的過程。其擴散程度達到一定平衡狀態時，纖維的上染速率就達到動平衡的狀態。隨著纖維受熱情況的變化和內部分子結構的改變，這種動平衡失去原有的狀態而相應地變化成新的動平衡狀態。隨著定型溫度的提高，分散染料在滌綸上的上染率不斷下降。這與高溫高壓染色時的情況有所不同。一般認為，這是由于在熱熔染色時的固色時間僅僅在幾十秒內完成，染料分子沒有足夠的時間擴散所造成。也有人認為，這是由于滌綸分子結晶折疊程度在高溫下不斷提高，結構更緊密，染料分子難以向纖維內部擴散所造成。而在實際生產中，織物的上染率是隨著坯布的規格、混紡比的大小、不同溫度型分散染料的性質而有所區別的。
2、定型溫度對織物熱收縮穩定性的影響
腈綸及其混紡織物的熱收縮與滌綸有不同。這是因為腈綸的熱定型溫度受分子結構的限制，一般干態時為140～160℃。通過X射線衍射測得其定型后結晶度僅提高3%，但是晶區的完整性有顯著提高。所以，腈綸織物在張力下于140～160℃定型后，纖維的彈性模數減少，延伸度增加，使織物在沸水中的收縮減少。由于腈綸定型須在比較小的溫度范圍內進行(如果高于160℃,纖維要由黃變焦而降低強力)，所以溫度與收縮率之間的關系，以未定型與定型之間的對比就顯得更為重要，兩者之間的差距較大。定型后的織物尺寸，穩定性有較大的提高。含滌的混紡織物經過熱定型處理后，其尺寸穩定性相對提高。織物經過熱定型后，熱收縮穩定性提高的原因在于滌綸分子結構的變化和密度增大。
3、定型溫度對織物彈性的影響
合成纖維及其混紡織物的抗皺免燙性能與定型溫度有著很重要的關系。滌綸及混紡織物在一定范圍內，折皺回復角隨著定型溫度提高而增加，織物的折皺回復性優于未定型織物。而當定型溫度達200℃以上時，折皺回復角隨定型溫度的提高而降低，且手感變硬，故單從抗皺性能考慮，定型溫度以低于200℃為宜。
錦綸織物濕回彈性隨著定型溫度和定型時間的提高，濕抗皺性得到明顯改善；另外在同一定型溫度下，定型時間在30s以內時，曲線急劇上升，幅度變化大，當定型時間大于30s以后，曲線趨于平緩，回復角變化幅度減小。
4、定型溫度對織物白度的影響
定型時影響織物白度的因素中，定型前布面的酸堿值是一個突出的因素。布面帶堿，pH值在8以上，經過熱定型后會泛黃，其程度與布面帶堿的多少有關。布面帶堿量越大，泛黃程度越嚴重，如果布面帶堿不勻，其泛黃也呈不勻。因此，定型前的織物除要求白度本身均勻外，還要使帶堿量少而勻，其標準一般是布面pH值在8以下。
除此以外，定型時溫度的高低也將影響白度，不論何種織物，定型后的白度值都隨著定型溫度的上升而下降。其中純粘纖織物下降的幅度大于滌粘混紡織物及純滌綸織物。其原因是粘膠纖維通過熱定型后，其含水量逐漸減少，部分纖維脫水炭化而泛黃。滌棉混紡織物同樣也有這種情況。另外，即使在較低溫度下定型，如果時間較長，同樣也會使纖維素纖維部分脫水而泛黃。
5、冷卻溫度的控制對定型效果的影響
熱定型處理后的冷卻降溫條件對定型織物的物理機械性能有較大的影響，冷卻溫度越高，楊氏模量越大。一般來講，楊氏模量與織物的折皺回復性能有直接關系，高模量的纖維必然使織物具有良好的折皺回復性。由此可以得出：冷卻溫度的提高，也有助于定型織物折皺回復性的提高。在同一定型溫度下，較高的冷卻溫度對應較大的折皺回復角，冷卻得越緩慢，織物的折皺回復性越好。
6、定型機烘室溫度與織物布面溫度的關系
熱定型工藝中規定的溫度通常是指織物基質實際所到達的溫度，它是保證定型質量的最重要因素。然而合成纖維的熱定型是在熱定型機中進行的。定型機上儀表所指示的溫度，實際上僅表示定型機烘室內所達到的溫度值，而并不能說明織物主體實際所達到的溫度，因而機器烘室溫度與織物主體溫度之間存在著差異。在熱定型過程中，烘室溫度一般可控制固定不變，而織物主體溫度則隨著織物纖維、組織結構、運行速度等因素的不同而變化著。由于織物表面的實體溫度在實際生產中難以測試并顯示出來，故工藝上的定型溫度往往被機器的烘室溫度所代替，這種固定的烘室溫度與變化的織物主體表面溫度的差異，會給熱定型質量帶來一定影響。在某一烘室溫度下，織物主體還需一個升溫過程，升溫速率還要受織物品種及組織結構、運行車速等因素的限制，往往織物主體表面的實際溫度低于機器烘室的溫度，這顯然是無法獲得良好定型效果的。
織物在熱定型處理過程中，整個加工時間可以劃分為下列幾部分：
①加熱時間：織物進入定型機后，織物表面被加熱到定型溫度所需要的時間。
②熱滲透時間：熱量由織物表面向織物纖維內部滲透，使織物纖維各部分均達相同的定型溫度所需要的時間。
③纖維大分子重排、調整時間：織物主體達到定型溫度后，纖維大分子按定型條件進行結構調整所需要的時間。
④冷卻時間：織物出定型機烘室后，被冷卻降溫，使結構形態固定下來所需要的時間。通常工藝上所指的定型時間不包括冷卻時間，而加熱時間被看成定型準備時間。因此一般對定型時間的控制往往集中在熱滲透時間和大分子重排調整時間上。
織物的熱滲透時間(包括加熱時間)與定型機加熱方式、熱源種類、纖維導熱性、織物組織結構含潮率等因素有密切關系。燃氣直接燃燒方式供熱的定型機比間接供熱式熱風定型機，傳熱效率高，升溫速度快，定型時間短，同一纖維織物，在指定設備上，織物越厚、密、重，含潮率越高，則所需的定型時間越長。綜合考慮各方面的影響，實踐表明加熱和滲透時間大約需要2～15s。
分子重排調整所需要的時間是一個很快的過程，在1～2s內即可完成。因此只需保證將織物均勻地加熱到所需定型溫度，其后的分子重排、調整過程極快，所需時間可以忽略不計。
實踐表明，定型時間過長，不但對提高織物尺寸穩定性無明顯作用，還會導致織物的白度下降，手感發硬，強力損失。在相同定型溫度下，隨著定型時間的延長，織物干熱收縮率降低，其中經向下降趨勢明顯，而緯向達到一定時間后，收縮率下降幅度不明顯甚至不變。一般織物定型時間控制在20～30s，已能達到穩定尺寸，降低熱收縮率的目的。
織物經熱處理后，冷卻固化的速率應適中，若冷卻時間太短或冷卻不夠，易引起織物進一步的形變。冷卻降溫速率過快，將產生內應力，使織物變得易起皺，缺乏身骨；若冷卻速率過慢則生產效率低。
張力對熱定型質量及產品性能指標（如熱收縮率、強力、斷裂延伸度）均有一定程度的影響。對于合成纖維等熱塑性纖維，當織物在松弛狀態下進行熱處理時，經、緯向收縮率可達5%以上；而在一定張力下對織物進行熱處理時，由于大分子鏈沿外力方向伸長、移動、重排，使纖維更加致密，取向度更高，一旦這種狀態被冷卻固定下來后，織物收縮率可大幅度降低，甚至降為零，尺寸穩定性得到根本改善。因此在定型過程中對織物施加一定的張力，有助于定型效果的提高。
張力下熱定型時，需在織物經、緯向施加不同的張力，張力的大小，視產品質量要求而定，通常在熱定型過程中，經向張力以超喂率來表示，緯向張力以織物拉幅量來表示。在定型設備上，經向張力由機械拉伸及超喂裝置來控制，緯向張力由針板或布鋏拉幅裝置來控制。定型時，隨著經向超喂率的增大，織物的干熱收縮率降低，尺寸穩定性增強，而緯向干熱收縮率卻隨門幅拉伸幅度的增大而提高，尺寸穩定性隨緯向張力的加大而降低。定型后織物經、緯向的斷裂延伸度的變化有所不同：緯向斷裂延伸度隨拉伸幅度的增大而降低，而經向斷裂強度則隨超喂率的增加而變大。因此，為更好地提高織物的服用性能和尺寸穩定性，熱定型處理時應合理控制織物經向超喂率和緯向拉伸幅度，即將施加于織物經、緯向的張力協調在一個適當的范圍內。
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