第二十章热定形 §20.1热定形概述 概述 l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 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
1 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(<Im)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 般情况下,热定形后纤维断裂强度提髙,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,涤纶的回复性提髙,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
2 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。 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,则定形温度应髙于该温度30~ 40℃,温度过髙,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 定形温度越髙,有利于提髙织物的防皱性,会使织物的刚度提髙,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髙先是降低, 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。 三、张力 施加张力有助于布面舒展平整,有助于提髙定形效果。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。热水收缩率提髙。 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
3 §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 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 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 定形温度髙于湿热定形。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℃)
4 §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 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 染后定形不会洞着能不能除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
5 →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