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定型機(jī)、涂層機(jī)專業(yè)生成廠家無錫前洲興華機(jī)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(jī)械的、化學(xué)的)多種復(fù)合作用。使得產(chǎn)品在外部形態(tài)及結(jié)構(gòu)尺寸上有所變化，有的甚至失去了織物所應(yīng)具備的形態(tài)、外觀和風(fēng)格，嚴(yán)重影響了服用性能。因此確保織物的外部形態(tài)和尺寸的穩(wěn)定性是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。作者：曾林泉

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熱定型概論

熱定型是指將織物在適當(dāng)?shù)膹埩ο卤３忠欢ǔ叽纾⑶以谝欢囟认录訜嵋欢〞r(shí)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(wěn)定性，使其不易產(chǎn)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(duì)織物的強(qiáng)力、手感和染色性能也有一定的影響。

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熱定型機(jī)理

合成纖維都具有熱塑性，但在玻璃化溫度以下時(shí)，纖維大分子鏈處于凍結(jié)狀態(tài)，受力作用時(shí)，只能發(fā)生普彈變形。當(dāng)溫度大于玻璃化溫度時(shí)，分子鏈段開始活動(dòng)，纖維處于高彈態(tài)，受力作用時(shí)，發(fā)生高彈形變。由于合成纖維既有晶區(qū)又有非晶區(qū)，所以只有在溫度大于熔點(diǎn)又大于粘流溫度時(shí)，纖維大分子鏈才處于粘流態(tài)，可產(chǎn)生塑性形變，否則仍處于高彈態(tài)。當(dāng)合成纖維處于高彈態(tài)時(shí)，對(duì)纖維施加張力，是分子鏈段沿外力的作用方向進(jìn)行蠕動(dòng)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(tài)得以固定，從而達(dá)到定型的目的。

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熱定型影響因素

合成纖維熱定型時(shí)，主要受溫度、時(shí)間和張力等因素的影響，這些因素的合理控制對(duì)獲得良好的熱定型效果有著十分重要的意義。

溫度

織物熱定型后熱收縮性、機(jī)械性能、上染性、白度等均與定型溫度有著密切關(guān)系。

1、定型溫度對(duì)織物染色性能的影響

腈綸在染陽離子染料時(shí)有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，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(shí)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(shí)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(yīng)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(guān)系。織物在高溫高壓染色時(shí)，定型溫度與染料在纖維上的上染率呈下凹形曲線關(guān)系。當(dāng)定型溫度在190℃以下時(shí)，由于纖維的結(jié)晶度提高，染料的上染量減少，在190℃時(shí)為最低點(diǎn)。當(dāng)溫度上升到190℃以上時(shí)，纖維的結(jié)晶度不斷提高，晶粒尺寸增大，但單個(gè)晶體周圍的無定型區(qū)體積也相應(yīng)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(shí)間長(zhǎng)，染料有足夠的時(shí)間擴(kuò)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(duì)熱處理并不敏感，它們的上染率的變化成一定的線性關(guān)系，即定型溫度高時(shí)上染率低。在熱熔染色過程中，定型溫度對(duì)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(shí)質(zhì)上是染料分子從染液中不斷擴(kuò)散到纖維表面，再擴(kuò)散到纖維內(nèi)部的過程。其擴(kuò)散程度達(dá)到一定平衡狀態(tài)時(shí)，纖維的上染速率就達(dá)到動(dòng)平衡的狀態(tài)。隨著纖維受熱情況的變化和內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的改變，這種動(dòng)平衡失去原有的狀態(tài)而相應(yīng)地變化成新的動(dòng)平衡狀態(tài)。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(shí)的情況有所不同。一般認(rèn)為，這是由于在熱熔染色時(shí)的固色時(shí)間僅僅在幾十秒內(nèi)完成，染料分子沒有足夠的時(shí)間擴(kuò)散所造成。也有人認(rèn)為，這是由于滌綸分子結(jié)晶折疊程度在高溫下不斷提高，結(jié)構(gòu)更緊密，染料分子難以向纖維內(nèi)部擴(kuò)散所造成。而在實(shí)際生產(chǎn)中，織物的上染率是隨著坯布的規(guī)格、混紡比的大小、不同溫度型分散染料的性質(zhì)而有所區(qū)別的。

2、定型溫度對(duì)織物熱收縮穩(wěn)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?yàn)殡婢]的熱定型溫度受分子結(jié)構(gòu)的限制，一般干態(tài)時(shí)為140～160℃。通過X射線衍射測(cè)得其定型后結(jié)晶度僅提高3%，但是晶區(qū)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(shù)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(nèi)進(jìn)行(如果高于160℃,纖維要由黃變焦而降低強(qiáng)力)，所以溫度與收縮率之間的關(guān)系，以未定型與定型之間的對(duì)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(wěn)定性有較大的提高。含滌的混紡織物經(jīng)過熱定型處理后，其尺寸穩(wěn)定性相對(duì)提高。織物經(jīng)過熱定型后，熱收縮穩(wěn)定性提高的原因在于滌綸分子結(jié)構(gòu)的變化和密度增大。

3、定型溫度對(duì)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(guān)系。滌綸及混紡織物在一定范圍內(nèi)，折皺回復(fù)角隨著定型溫度提高而增加，織物的折皺回復(fù)性優(yōu)于未定型織物。而當(dāng)定型溫度達(dá)200℃以上時(shí)，折皺回復(fù)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(shí)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(shí)間在30s以內(nèi)時(shí)，曲線急劇上升，幅度變化大，當(dāng)定型時(shí)間大于30s以后，曲線趨于平緩，回復(fù)角變化幅度減小。

4、定型溫度對(duì)織物白度的影響

定型時(shí)影響織物白度的因素中，定型前布面的酸堿值是一個(gè)突出的因素。布面帶堿，pH值在8以上，經(jīng)過熱定型后會(huì)泛黃，其程度與布面帶堿的多少有關(guān)。布面帶堿量越大，泛黃程度越嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)一般是布面pH值在8以下。

除此以外，定型時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，同樣也會(huì)使纖維素纖維部分脫水而泛黃。

5、冷卻溫度的控制對(duì)定型效果的影響

熱定型處理后的冷卻降溫條件對(duì)定型織物的物理機(jī)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(fù)性能有直接關(guān)系，高模量的纖維必然使織物具有良好的折皺回復(fù)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(fù)性的提高。在同一定型溫度下，較高的冷卻溫度對(duì)應(yīng)較大的折皺回復(fù)角，冷卻得越緩慢，織物的折皺回復(fù)性越好。

6、定型機(jī)烘室溫度與織物布面溫度的關(guān)系

熱定型工藝中規(guī)定的溫度通常是指織物基質(zhì)實(shí)際所到達(dá)的溫度，它是保證定型質(zhì)量的最重要因素。然而合成纖維的熱定型是在熱定型機(jī)中進(jìn)行的。定型機(jī)上儀表所指示的溫度，實(shí)際上僅表示定型機(jī)烘室內(nèi)所達(dá)到的溫度值，而并不能說明織物主體實(shí)際所達(dá)到的溫度，因而機(jī)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(jié)構(gòu)、運(yùn)行速度等因素的不同而變化著。由于織物表面的實(shí)體溫度在實(shí)際生產(chǎn)中難以測(cè)試并顯示出來，故工藝上的定型溫度往往被機(jī)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(huì)給熱定型質(zhì)量帶來一定影響。在某一烘室溫度下，織物主體還需一個(gè)升溫過程，升溫速率還要受織物品種及組織結(jié)構(gòu)、運(yùn)行車速等因素的限制，往往織物主體表面的實(shí)際溫度低于機(jī)器烘室的溫度，這顯然是無法獲得良好定型效果的。

時(shí)間

織物在熱定型處理過程中，整個(gè)加工時(shí)間可以劃分為下列幾部分：

①加熱時(shí)間：織物進(jìn)入定型機(jī)后，織物表面被加熱到定型溫度所需要的時(shí)間。

②熱滲透時(shí)間：熱量由織物表面向織物纖維內(nèi)部滲透，使織物纖維各部分均達(dá)相同的定型溫度所需要的時(shí)間。

③纖維大分子重排、調(diào)整時(shí)間：織物主體達(dá)到定型溫度后，纖維大分子按定型條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整所需要的時(shí)間。

④冷卻時(shí)間：織物出定型機(jī)烘室后，被冷卻降溫，使結(jié)構(gòu)形態(tài)固定下來所需要的時(shí)間。通常工藝上所指的定型時(shí)間不包括冷卻時(shí)間，而加熱時(shí)間被看成定型準(zhǔn)備時(shí)間。因此一般對(duì)定型時(shí)間的控制往往集中在熱滲透時(shí)間和大分子重排調(diào)整時(shí)間上。

織物的熱滲透時(shí)間(包括加熱時(shí)間)與定型機(jī)加熱方式、熱源種類、纖維導(dǎo)熱性、織物組織結(jié)構(gòu)含潮率等因素有密切關(guān)系。燃?xì)庵苯尤紵绞焦岬亩ㄐ蜋C(jī)比間接供熱式熱風(fēng)定型機(jī)，傳熱效率高，升溫速度快，定型時(shí)間短，同一纖維織物，在指定設(shè)備上，織物越厚、密、重，含潮率越高，則所需的定型時(shí)間越長(zhǎng)。綜合考慮各方面的影響，實(shí)踐表明加熱和滲透時(shí)間大約需要2～15s。

分子重排調(diào)整所需要的時(shí)間是一個(gè)很快的過程，在1～2s內(nèi)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(diào)整過程極快，所需時(shí)間可以忽略不計(jì)。

實(shí)踐表明，定型時(shí)間過長(zhǎng)，不但對(duì)提高織物尺寸穩(wěn)定性無明顯作用，還會(huì)導(dǎo)致織物的白度下降，手感發(fā)硬，強(qiáng)力損失。在相同定型溫度下，隨著定型時(shí)間的延長(zhǎng)，織物干熱收縮率降低，其中經(jīng)向下降趨勢(shì)明顯，而緯向達(dá)到一定時(shí)間后，收縮率下降幅度不明顯甚至不變。一般織物定型時(shí)間控制在20～30s，已能達(dá)到穩(wěn)定尺寸，降低熱收縮率的目的。

織物經(jīng)熱處理后，冷卻固化的速率應(yīng)適中，若冷卻時(shí)間太短或冷卻不夠，易引起織物進(jìn)一步的形變。冷卻降溫速率過快，將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使織物變得易起皺，缺乏身骨；若冷卻速率過慢則生產(chǎn)效率低。

張力

張力對(duì)熱定型質(zhì)量及產(chǎn)品性能指標(biāo)（如熱收縮率、強(qiáng)力、斷裂延伸度）均有一定程度的影響。對(duì)于合成纖維等熱塑性纖維，當(dāng)織物在松弛狀態(tài)下進(jìn)行熱處理時(shí)，經(jīng)、緯向收縮率可達(dá)5%以上；而在一定張力下對(duì)織物進(jìn)行熱處理時(shí)，由于大分子鏈沿外力方向伸長(zhǎng)、移動(dòng)、重排，使纖維更加致密，取向度更高，一旦這種狀態(tài)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(wěn)定性得到根本改善。因此在定型過程中對(duì)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(shí)，需在織物經(jīng)、緯向施加不同的張力，張力的大小，視產(chǎn)品質(zhì)量要求而定，通常在熱定型過程中，經(jīng)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(shè)備上，經(jīng)向張力由機(jī)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(shí)，隨著經(jīng)向超喂率的增大，織物的干熱收縮率降低，尺寸穩(wěn)定性增強(qiáng)，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(wěn)定性隨緯向張力的加大而降低。定型后織物經(jīng)、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(jīng)向斷裂強(qiáng)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(wěn)定性，熱定型處理時(shí)應(yīng)合理控制織物經(jīng)向超喂率和緯向拉伸幅度，即將施加于織物經(jīng)、緯向的張力協(xié)調(diào)在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

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