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    Focus on making fine cloth

    關于熱定型的這些知識你都了解嗎?

    2021-09-15 管理員 閱讀 225

     

     

     

    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??椢锏耐獠啃螒B和尺寸的穩定性是衡量產品質量的一個重要標準。

     

    熱定型

     

    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。

    整個熱定型過程,可以劃分為四個階段:

    ① 加熱階段:干態或濕態織物進入熱定型機中,織物表面加熱到定型溫度。

    ② 熱平衡階段:熱能透入纖維中,使纖維表面和內部到達同樣的定型溫度。

    ③ 轉變及分子調整階段纖維處在應力作用

    下,當定型溫度到達以后,纖維結構中的較弱次價交鍵即被破壞,纖維分子鏈重新取向排列。

    ④ 冷卻階段:織物離開拉幅定型機前進行快速冷卻,于是織物的形狀就按照纖維分子新的排列狀態固定下來。

     

     

    熱定型機理

     

    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。

     

    熱定型工藝

    織物進行熱定型加工時,通常是在干態下施與織物一定張力,保持一定尺寸,于高溫環境中處理一定時間來完成的。為了加強定型作用及效果,降低定型溫度,也可以水作為增塑劑,在織物含水的情況下或在水中進行熱處理,因此熱定型工藝按是否含增塑劑水可分為干熱定型和濕熱定型兩大基本工藝。

     

    1干熱定型工藝

     

    干熱定型工藝是使織物在干態、無水的情況下進行熱處理。通常采用熱風加熱或紅外線輻射加熱方式。

     

    § 

    熱風拉幅定形機定形

    § 

     

    一般采用針板式拉幅機,定形溫度與織物幅寬均可以自由控制,定形效果比較滿意,是目前印染廠最常用的定形機,由進布裝置、超喂裝置、探邊器、伸幅裝置、加熱烘房、出布裝置等組成。熱源可采用電熱式、油熱式、燃氣式。

     

    定形的溫度與織物中纖維的種類和形態均有密切關系,且對合成纖維的混紡種類和織物的用途均有很大影響。

     

    織物

    定形溫度

    錦綸66長絲(針織品)

    190~200

    錦綸66長絲織物

    180~190

    錦綸6長絲織物

    170~180

    滌綸長絲織物

    200~220

    滌毛混紡織物

    170

    滌棉(或滌粘、滌富)混紡織物(淺色或白色)

    180

    滌棉(或滌粘、滌富)混紡織物(深色)

    190~210

    丙烯酸系纖維織物

    140

    三醋酰纖維織物

    190~210

    膨體滌綸織物

    150

    不同合成纖維織物的定形溫度

     

    定形的時間,取決于織物達到傳熱介質的溫度所需的時間,范圍很大,從稀薄織物的10s到厚重織物的30?40s;但織物上的實際溫度不易測定,故普遍多保留有比較大的安全因素。不過定形時間過長,不但沒有好處,而且會使織物色澤變黃、手感變硬。

     

    § 

    紅外線定形

    § 

     

    發熱物質發出的長波輻射,波長范圍從可見光譜的紅色尾端(0.73m)到約1mm為止,這就是紅外線。紅外線光譜一般分為三個區,即波長0.72?1.5m的近紅外線區,1.5?20m的中紅外線區和20?1000m的遠紅外線區,過去曾有人試驗用波長1?4m的中間紅外線輻射在滌綸上,發現波長1?2m的紅外線能自由地透過纖維,而3?3.5m的輻射線實際上全部被纖維吸收;因此較短波長的紅外線雖透入纖維內部,但沒有能量吸收發生,較長波長的輻射線進入纖維后即讓予全部能量。在這種情況下,輻射線僅有全部能量的一半到達纖維的最內部。

     

    近年來發現一種幅射源,發出的最大輻射波正好位于處理物料的平均吸收區同一范圍內,這種幅射源叫做“特選發射體”。輻射源的波長一定要與處理物料的吸收相適應,如波長選擇得當,輻射線將在纖維材料內部輻射出大部分能量,增強纖維中分子鏈的振動,振動程度相當大時,分子鏈間很多交鍵就會被振斷,分子鏈就在勢能極小的方式中,自動排齊。合成纖維在一般熱定形設備中,溫度要在200℃以上才能適當地定形,而選擇紅外線發射體,溫度在80?120℃就可以達到目的。這就是紅外線式熱定形比熱風式熱定形優越的原因。

     

    2濕熱定型工藝

    聚酰胺和聚丙烯腈纖維及其混紡織物、某些聚酯變形紗織物多采用濕熱定型工藝,濕熱定型的溫度要低于干熱定型。

     

    § 

    水浴定型法

    § 

     

    將織物在110℃沸水中處理0.5~2h,該法簡便易行,但定型效果差,定型后織物仍有較大的熱收縮率。

     

    § 

    高壓汽蒸定型法

    § 

     

    定型在高壓釜中進行,用110~135℃的高壓飽和蒸汽處理織物20~30min,可獲得良好的定型效果。該法需特殊耐壓設備,生產不能連續進行。

     

    § 

    過熱蒸汽定型法

    § 

     

    用過熱蒸汽在常壓下處理織物,溫度可達130℃左右。該法能縮短熱處理時間,生產效率高,能提高色澤鮮艷度,防止纖維泛黃,改善織物的手感、風格和彈性。

     

    熱定型影響因素

     

    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。

     

    1溫度

    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。

     

    § 

    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??椢镌诟邷馗邏喝旧珪r,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。

     

    § 

    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??椢锝涍^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。

     

    § 

    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。

     

    § 

    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。

     

    § 

    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。

     

    § 

    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。為了合理解決這一問題,通??刹扇∫韵聨讉€措施:

     

    ① 降低織物含潮率,實踐表明,定型前織物的含潮率控制在10%以下為宜。

    ② 定型前的紅外預烘。

    ③ 提高烘室溫度,一般烘室溫度可控制在200℃左右。

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