定型机、涂层机专业生成厂家无锡前洲兴华机械2021年7月12日讯 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。作者：曾林泉
热定型是指将织物在适当的张力下保持一定尺寸，并且在一定温度下加热一定时间，然后迅速冷却的加工过程。热定型可消除织物上已有的褶痕，提高织物的尺寸稳定性，使其不易产生难以除去的折痕，并能改善织物的起毛起球性和表面平整性，对织物的强力、手感和染色性能也有一定的影响。
合成纤维都具有热塑性，但在玻璃化温度以下时，纤维大分子链处于冻结状态，受力作用时，只能发生普弹变形。当温度大于玻璃化温度时，分子链段开始活动，纤维处于高弹态，受力作用时，发生高弹形变。由于合成纤维既有晶区又有非晶区，所以只有在温度大于熔点又大于粘流温度时，纤维大分子链才处于粘流态，可产生塑性形变，否则仍处于高弹态。当合成纤维处于高弹态时，对纤维施加张力，是分子链段沿外力的作用方向进行蠕动重排，并在新的位置上建立起新的分子间作用力，保持张力并冷却，新的状态得以固定，从而达到定型的目的。
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。
织物热定型后热收缩性、机械性能、上染性、白度等均与定型温度有着密切关系。
1、定型温度对织物染色性能的影响
腈纶在染阳离子染料时有一个明显的特点，即在染液温度超过玻璃化温度以后，上染率迅速提高，如95℃染色1min的上染率超过75℃染3h的上染率。另外，染色时温度超过玻璃化温度，纤维也处在湿热定型的过程之中。因此，实际上随着腈纶织物湿热定型温度一定的提高，上染率也相应有一定的提高。
涤纶及其与棉、粘胶纤维混纺织物的上染率与染前的定型温度也存在着一定的关系。织物在高温高压染色时，定型温度与染料在纤维上的上染率呈下凹形曲线关系。当定型温度在190℃以下时，由于纤维的结晶度提高，染料的上染量减少，在190℃时为最低点。当温度上升到190℃以上时，纤维的结晶度不断提高，晶粒尺寸增大，但单个晶体周围的无定型区体积也相应增大，晶粒之间的孔隙变大，这样染料分子在纤维上的吸收量也随之增加。尤其是在高温高压卷染的情况下，染色时间长，染料有足够的时间扩散到纤维中去。所以，染料的吸收量在190℃以上随着定型温度的提高而增加。但是，也有某些特定染料对热处理并不敏感，它们的上染率的变化成一定的线性关系，即定型温度高时上染率低。在热熔染色过程中，定型温度对染料的上染率也存在一定的影响。
分散染料在涤纶上的上染过程，实质上是染料分子从染液中不断扩散到纤维表面，再扩散到纤维内部的过程。其扩散程度达到一定平衡状态时，纤维的上染速率就达到动平衡的状态。随着纤维受热情况的变化和内部分子结构的改变，这种动平衡失去原有的状态而相应地变化成新的动平衡状态。随着定型温度的提高，分散染料在涤纶上的上染率不断下降。这与高温高压染色时的情况有所不同。一般认为，这是由于在热熔染色时的固色时间仅仅在几十秒内完成，染料分子没有足够的时间扩散所造成。也有人认为，这是由于涤纶分子结晶折叠程度在高温下不断提高，结构更紧密，染料分子难以向纤维内部扩散所造成。而在实际生产中，织物的上染率是随着坯布的规格、混纺比的大小、不同温度型分散染料的性质而有所区别的。
2、定型温度对织物热收缩稳定性的影响
腈纶及其混纺织物的热收缩与涤纶有不同。这是因为腈纶的热定型温度受分子结构的限制，一般干态时为140～160℃。通过X射线衍射测得其定型后结晶度仅提高3%，但是晶区的完整性有显著提高。所以，腈纶织物在张力下于140～160℃定型后，纤维的弹性模数减少，延伸度增加，使织物在沸水中的收缩减少。由于腈纶定型须在比较小的温度范围内进行(如果高于160℃,纤维要由黄变焦而降低强力)，所以温度与收缩率之间的关系，以未定型与定型之间的对比就显得更为重要，两者之间的差距较大。定型后的织物尺寸，稳定性有较大的提高。含涤的混纺织物经过热定型处理后，其尺寸稳定性相对提高。织物经过热定型后，热收缩稳定性提高的原因在于涤纶分子结构的变化和密度增大。
3、定型温度对织物弹性的影响
合成纤维及其混纺织物的抗皱免烫性能与定型温度有着很重要的关系。涤纶及混纺织物在一定范围内，折皱回复角随着定型温度提高而增加，织物的折皱回复性优于未定型织物。而当定型温度达200℃以上时，折皱回复角随定型温度的提高而降低，且手感变硬，故单从抗皱性能考虑，定型温度以低于200℃为宜。
锦纶织物湿回弹性随着定型温度和定型时间的提高，湿抗皱性得到明显改善；另外在同一定型温度下，定型时间在30s以内时，曲线急剧上升，幅度变化大，当定型时间大于30s以后，曲线趋于平缓，回复角变化幅度减小。
4、定型温度对织物白度的影响
定型时影响织物白度的因素中，定型前布面的酸碱值是一个突出的因素。布面带碱，pH值在8以上，经过热定型后会泛黄，其程度与布面带碱的多少有关。布面带碱量越大，泛黄程度越严重，如果布面带碱不匀，其泛黄也呈不匀。因此，定型前的织物除要求白度本身均匀外，还要使带碱量少而匀，其标准一般是布面pH值在8以下。
除此以外，定型时温度的高低也将影响白度，不论何种织物，定型后的白度值都随着定型温度的上升而下降。其中纯粘纤织物下降的幅度大于涤粘混纺织物及纯涤纶织物。其原因是粘胶纤维通过热定型后，其含水量逐渐减少，部分纤维脱水炭化而泛黄。涤棉混纺织物同样也有这种情况。另外，即使在较低温度下定型，如果时间较长，同样也会使纤维素纤维部分脱水而泛黄。
5、冷却温度的控制对定型效果的影响
热定型处理后的冷却降温条件对定型织物的物理机械性能有较大的影响，冷却温度越高，杨氏模量越大。一般来讲，杨氏模量与织物的折皱回复性能有直接关系，高模量的纤维必然使织物具有良好的折皱回复性。由此可以得出：冷却温度的提高，也有助于定型织物折皱回复性的提高。在同一定型温度下，较高的冷却温度对应较大的折皱回复角，冷却得越缓慢，织物的折皱回复性越好。
6、定型机烘室温度与织物布面温度的关系
热定型工艺中规定的温度通常是指织物基质实际所到达的温度，它是保证定型质量的最重要因素。然而合成纤维的热定型是在热定型机中进行的。定型机上仪表所指示的温度，实际上仅表示定型机烘室内所达到的温度值，而并不能说明织物主体实际所达到的温度，因而机器烘室温度与织物主体温度之间存在着差异。在热定型过程中，烘室温度一般可控制固定不变，而织物主体温度则随着织物纤维、组织结构、运行速度等因素的不同而变化着。由于织物表面的实体温度在实际生产中难以测试并显示出来，故工艺上的定型温度往往被机器的烘室温度所代替，这种固定的烘室温度与变化的织物主体表面温度的差异，会给热定型质量带来一定影响。在某一烘室温度下，织物主体还需一个升温过程，升温速率还要受织物品种及组织结构、运行车速等因素的限制，往往织物主体表面的实际温度低于机器烘室的温度，这显然是无法获得良好定型效果的。
织物在热定型处理过程中，整个加工时间可以划分为下列几部分：
①加热时间：织物进入定型机后，织物表面被加热到定型温度所需要的时间。
②热渗透时间：热量由织物表面向织物纤维内部渗透，使织物纤维各部分均达相同的定型温度所需要的时间。
③纤维大分子重排、调整时间：织物主体达到定型温度后，纤维大分子按定型条件进行结构调整所需要的时间。
④冷却时间：织物出定型机烘室后，被冷却降温，使结构形态固定下来所需要的时间。通常工艺上所指的定型时间不包括冷却时间，而加热时间被看成定型准备时间。因此一般对定型时间的控制往往集中在热渗透时间和大分子重排调整时间上。
织物的热渗透时间(包括加热时间)与定型机加热方式、热源种类、纤维导热性、织物组织结构含潮率等因素有密切关系。燃气直接燃烧方式供热的定型机比间接供热式热风定型机，传热效率高，升温速度快，定型时间短，同一纤维织物，在指定设备上，织物越厚、密、重，含潮率越高，则所需的定型时间越长。综合考虑各方面的影响，实践表明加热和渗透时间大约需要2～15s。
分子重排调整所需要的时间是一个很快的过程，在1～2s内即可完成。因此只需保证将织物均匀地加热到所需定型温度，其后的分子重排、调整过程极快，所需时间可以忽略不计。
实践表明，定型时间过长，不但对提高织物尺寸稳定性无明显作用，还会导致织物的白度下降，手感发硬，强力损失。在相同定型温度下，随着定型时间的延长，织物干热收缩率降低，其中经向下降趋势明显，而纬向达到一定时间后，收缩率下降幅度不明显甚至不变。一般织物定型时间控制在20～30s，已能达到稳定尺寸，降低热收缩率的目的。
织物经热处理后，冷却固化的速率应适中，若冷却时间太短或冷却不够，易引起织物进一步的形变。冷却降温速率过快，将产生内应力，使织物变得易起皱，缺乏身骨；若冷却速率过慢则生产效率低。
张力对热定型质量及产品性能指标（如热收缩率、强力、断裂延伸度）均有一定程度的影响。对于合成纤维等热塑性纤维，当织物在松弛状态下进行热处理时，经、纬向收缩率可达5%以上；而在一定张力下对织物进行热处理时，由于大分子链沿外力方向伸长、移动、重排，使纤维更加致密，取向度更高，一旦这种状态被冷却固定下来后，织物收缩率可大幅度降低，甚至降为零，尺寸稳定性得到根本改善。因此在定型过程中对织物施加一定的张力，有助于定型效果的提高。
张力下热定型时，需在织物经、纬向施加不同的张力，张力的大小，视产品质量要求而定，通常在热定型过程中，经向张力以超喂率来表示，纬向张力以织物拉幅量来表示。在定型设备上，经向张力由机械拉伸及超喂装置来控制，纬向张力由针板或布铗拉幅装置来控制。定型时，随着经向超喂率的增大，织物的干热收缩率降低，尺寸稳定性增强，而纬向干热收缩率却随门幅拉伸幅度的增大而提高，尺寸稳定性随纬向张力的加大而降低。定型后织物经、纬向的断裂延伸度的变化有所不同：纬向断裂延伸度随拉伸幅度的增大而降低，而经向断裂强度则随超喂率的增加而变大。因此，为更好地提高织物的服用性能和尺寸稳定性，热定型处理时应合理控制织物经向超喂率和纬向拉伸幅度，即将施加于织物经、纬向的张力协调在一个适当的范围内。
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