染整工藝原理上課件 熱定型

1、第五章 熱定形5-1引言5-2 織物熱定形的工藝和設(shè)備5-3 熱定形機理5-4 熱定形工藝條件分析9/17/20221定形：纖維、紗線、織物或其他紡織品經(jīng)過一定的處理，獲得某種需要的形式尺寸、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、物理性能，并力求使這些形式有良好穩(wěn)定性的加工過程。第一節(jié) 引言9/17/20222熱定形：利用合成纖維的熱塑性，將織物保持一定的尺寸和形態(tài)，加熱至所需溫度，使纖維分子鏈運動加劇，纖維中應(yīng)力降低，結(jié)晶度和晶區(qū)有所增大，非晶區(qū)趨向集中，纖維結(jié)構(gòu)進一步完整，使纖維及其織物的尺寸熱穩(wěn)定性獲得提高9/17/20223定形分類：暫時定形：如織物日常使用中，受外在因素臨時定型如褶皺等現(xiàn)象，經(jīng)濕、熱、機械力作

2、用下，很容易恢復(fù)到初始狀態(tài)，稱暫時定形。耐久定形永久形變：令纖維或織物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不能恢復(fù)到初始狀態(tài)。9/17/20224纖維熱定形：緊張熱定形：長度和取向度增加，高強低 伸型滌綸短纖。松弛熱定形：長度縮短，斷裂強度不變或下降，普通型滌綸短纖織物熱定形9/17/20225熱定形目的：消除織物上已有的皺痕、提高織物的尺寸熱穩(wěn)定性(高溫條件下的不收縮性)和不易產(chǎn)生難以去除的折痕。此外熱定形還能使織物強力、手感、起毛起球和外表平整等性能獲得一定程度改善或改變,對染色性能也有一定影響。9/17/20226第二節(jié) 熱定形工藝與設(shè)備一、熱定形工藝干熱定形濕熱定形9/17/202271、干熱定形：由于水對

3、滌綸的膨化作用小，因此滌綸織物常采用干熱定形。加熱方式：熱風(fēng)對流加熱：主要熱滾筒加熱：對外觀和手感會產(chǎn)生不良影響，現(xiàn)已較少使用。紅外線輻射加熱：效率不穩(wěn)定9/17/20228干熱定形工藝合成纖維：190-230，30-45s滌/棉：180-210，20-30s含氨綸織物：150-185，30s滌/毛織物：先蒸呢，再干熱定形9/17/202292、濕熱定形熱水浴定形汽蒸定形9/17/202210熱水浴定形100沸水中處理，定形效果差。仍有較大的熱收縮。125-135高溫高壓下處理20-30min，定形效果較好。高壓釜9/17/202211汽蒸定形：效果好高壓飽和蒸汽定形110-135高壓飽和蒸汽

4、處理織物。常壓過熱蒸汽定形190過熱蒸汽含錦綸織物多采用濕熱定形， 125-135， 20-30min9/17/202212汽蒸定形比干熱定形手感飽滿,定形效果好。但濕熱定形是間隙式生產(chǎn)，生產(chǎn)效率比干熱定形低。9/17/202213二、干熱定形設(shè)備針鋏鏈熱定形機布針兩用鋏鏈熱定形機紅外線輻射式熱定形機遠紅外定向輻射器9/17/202214針鋏鏈熱定形機組成：進布架 自動整緯裝置 超喂裝置針鋏鏈伸幅加熱室烘房冷卻落布自動布邊涂膠裝置用于針織物9/17/2022159/17/2022169/17/2022171.加熱室烘房 由48個加熱室，是熱定形關(guān)鍵部位。每節(jié)加熱室內(nèi)有上下兩排噴風(fēng)管道由風(fēng)機吹出

5、的熱風(fēng)從上下兩排噴風(fēng)管道的噴風(fēng)口噴出，對織物進行加熱處理。要求加熱室內(nèi)溫度均勻一致(5 2 、1 )。9/17/2022182.針鋏鏈和超喂裝置超喂：即織物進入的線速度稍大于針鋏鏈的線速度，使經(jīng)向保持一定松弛狀態(tài)進布。超喂作用：使經(jīng)向張力小一些，便于緯向擴幅(經(jīng)向張力太大,緯向不能擴幅。9/17/202219在針鋏鏈運行過程中，有局部運程是在加熱室外,因此針板溫度往往比烘房溫度低50。所以,織物的布邊局部與中間局部往往產(chǎn)生熱定形溫度不一致。9/17/2022203、加熱方式：直接加熱：熱空氣間接加熱：道生油作為載熱體將空氣加熱油鍋爐電加熱電老虎蒸汽加熱100以下9/17/2022214、冷卻方

6、式：吹冷風(fēng)使織物通過冷卻輥要求落布溫度在50以下假設(shè)在無張力高溫條件下,在布箱中形成折疊印,很難去除;還會發(fā)生收縮.9/17/202222三、熱定形工序安排 熱定形工序的安排一般隨織物品種、結(jié)構(gòu)、染色方法和工廠條件等不同而不同，大致有四種安排。坯布定形 堿減量前定形染色或印花前定形 染色或印花后定形9/17/202223預(yù)定形 一般合成纖維及其混紡和交織織物需要經(jīng)過兩至三次熱定形，即坯布定形、堿減量前定形或染色和印花前定形一次或兩次，屬于前處理的范疇，常稱為預(yù)定形。在染色或印花以后再進行一次拉幅熱定形，這樣對保證染色、印花質(zhì)量和成品的尺寸穩(wěn)定性，以及平整的外觀都有好處。9/17/2022241

7、坯布定形針對坯布 “裙皺疵病而制定,坯布定形使織物從開始加工時就處于比較穩(wěn)定狀態(tài),故在以后的加工過程中不易變形和起皺,即使產(chǎn)生皺也容易消除。如含氨綸織物，練漂前需經(jīng)坯布定形，否那么會產(chǎn)生皺痕。坯布定形會使織物上的漿料、油污等雜質(zhì)被固著而難以去除，必須加強練漂工藝。T/C先定形后繩狀加工，但對織物上PVA漿料去除造成困難,故必須加強退漿工藝。另外一些紡絲油劑經(jīng)高溫揮發(fā)后，污染設(shè)備，并帶來廢氣問題。 5-2 織物熱定形的工藝和設(shè)備9/17/2022252半制品定形堿減量前定形和染色或印花前熱定形經(jīng)編織物、滌綸仿真絲織物、長絲機織物和滌棉織物等特點:去除練漂前道工序所造成的折皺印痕,以利勻染,但要求

8、定形溫度均勻,針板處溫度低,影響布邊染色性,結(jié)果造成深邊或淺邊的染斑。9/17/202226滌棉織物先絲光后定形染色印花前練漂半制品的皺條可在染前定形后根本去除,有利于減少染色印花皺條疵病。前處理設(shè)備易出皺條，工廠采用此順序。缺點：勻染性差、染色后十清楚顯，織物質(zhì)量不如先定形后絲光。定形機針板不平9/17/202227滌棉織物先定形后絲光 與先絲光后定形比，實物質(zhì)量水平高，染色印花勻染性好,染色深度高8%,染色透芯度相對高.織物的經(jīng)緯向縮水率低。這是由于織物減少了熱收縮后，直接染色印花的結(jié)果。本流程對練漂前處理的設(shè)備平整度要求比較高，加工織物要無嚴重皺條，特別對絲光機的平整無皺有特殊要求。 5

9、-2 織物熱定形的工藝和設(shè)備9/17/202228堿減量處理的滌綸仿真絲織物，有采用三次熱定形的工藝，即在精練(預(yù)縮)后和堿減量處理前先熱定形(預(yù)定形)一次，堿減量后和染色或印花前再熱定形(預(yù)定形)一次；然后在染色或印花后再經(jīng)過一次拉幅熱定形。9/17/2022293染色或印花后熱定形染后定形要求前各工序盡量少產(chǎn)生皺痕，否那么,經(jīng)高溫染色后，這些皺痕變得更難消除。染后定形對染料升華牢度要求較高染前未定形,在染色時,織物的幅寬會發(fā)生較大的收縮。由于定形后不再進行濕熱處理,可使成品保持良好的尺寸穩(wěn)定性和平整的外觀。滌綸、滌/毛織物一般采用染后定形9/17/202230第三節(jié) 熱定形機理一、熱定形的

10、三步根本過程第一步是大分子鏈段間的作用力(包括鍵)迅速被減弱或拆散，內(nèi)應(yīng)力發(fā)生松弛；第二步是大分子在新的位置上迅速重建新的分子間鍵和再結(jié)晶；第三步是將大分子的新鍵以及新位置固定下來。 9/17/202231二、熱定形過程三個階段 1第一階段 “松弛階段用加熱或增塑(增塑劑如水和蒸汽)的方法，使纖維到達高于玻璃化溫度(Tg)以上，使存在于分子間的作用力減弱。 “松弛階段分子間結(jié)合能的降低只發(fā)生在無定形區(qū)，而較牢固的超分子結(jié)構(gòu)(結(jié)晶區(qū))那么并不被減弱或拆散。 5-3 熱定形機理9/17/2022322第二階段 定形階段是熱定形過程的主要階段。大分子中的某些活性基團與其他大分子中同樣的基團相遇,靠近

11、到原子間相互作用的距離,就形成新鍵。高聚物中會發(fā)生進一步的結(jié)晶，使非晶區(qū)減少，結(jié)晶度和結(jié)晶完整性有所提高。第二階段的速度取決于大分子鏈節(jié)或鏈段的活動性，即取決于熱定形溫度。9/17/2022333)第三階段 固定階段使纖維冷卻至玻璃化溫度(Tg)以下或除去增塑劑(枯燥)，此時在第二階段所產(chǎn)生的新鍵以及大分子的新位置得到固定?？稍趲酌雰?nèi)完成，此過程取決于冷卻或除去增塑劑的擴散速度。 9/17/202234三、熱定形機理分類滌綸、錦綸腈綸9/17/202235一聚酯纖維和聚酰胺纖維的熱定形機理 纖維中存在著內(nèi)應(yīng)力，纖維位于較高的能級而處于不穩(wěn)定狀態(tài)。內(nèi)應(yīng)力松弛：在熱定形過程中，織物被加熱到高于Tg

12、以上(170230之間)時，由于分子鏈段的熱運動加劇，內(nèi)應(yīng)力獲得松弛，纖維處于能量最低狀態(tài).有用物理學(xué)的“能量最低原理可以描述滌綸等合成纖維的熱定形原理。9/17/202236進一步結(jié)晶：使得滌綸的結(jié)晶度和結(jié)晶的完整度提高。結(jié)晶化過程使得滌綸內(nèi)的能量大大降低，整個體系處于新的能量低狀態(tài)。此時迅速冷卻，受熱后發(fā)生變化的纖維微結(jié)構(gòu)便被固定下來。9/17/202237纖維微結(jié)構(gòu)的變化1.結(jié)晶度提高滌、錦綸的結(jié)晶度隨熱定形溫度升高而提高，結(jié)果使纖維的熱定形穩(wěn)定性得到提高。9/17/2022382.晶粒尺寸增大、晶區(qū)完整性改善 熱定形時,滌綸中微晶尺寸都隨定形溫度提高而增大，微晶尺寸增大，使纖維中晶區(qū)缺

13、陷減少，晶區(qū)完整性得到改善，因而纖維的尺寸熱穩(wěn)定性獲得提高。9/17/202239經(jīng)過T1定形后的纖維，假設(shè)再經(jīng)過更高溫度如T2 、 T3的熱處理，那么可在新的狀態(tài)下，獲得更高的尺寸熱穩(wěn)定性。9/17/2022409/17/202241滌綸的有效溫度經(jīng)過熱定形處理后的滌綸，在差熱分析曲線上會出現(xiàn)一個特征峰，德國的學(xué)者們將此峰的峰頂溫度命名為有效溫度，Teff 。Teff是熱定形過程中新生成的結(jié)晶的熔點，結(jié)晶的完整性越高，相應(yīng)的Teff就越高?？稍u定熱定形的綜合效果9/17/202242Teff 熔點 2569/17/202243二聚丙烯腈纖維的熱定形機理 熱定形時使腈綸非晶區(qū)的大分子因熱運動加

14、劇而重排,原來可能存在于這些大分子中的內(nèi)應(yīng)力得到松弛。 結(jié)晶度無明顯變化，非晶區(qū)大分子重排，取向度下降，分子間交聯(lián)點加固，晶區(qū)完整性提高，從而提高纖維的熱穩(wěn)定性。沒有明顯的結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)結(jié)構(gòu)蘊晶結(jié)構(gòu)次序態(tài)和高序態(tài)、蘊晶區(qū)和非晶區(qū)9/17/202244第四節(jié) 熱定形工藝條件分析主要是溫度、時間、張力和溶脹劑9/17/202245一、溫度 溫度是影響熱定形質(zhì)量最主要的因素。直接影響尺寸穩(wěn)定性、抗皺性能、染色性能。1、熱定形溫度對織物尺寸熱穩(wěn)定性的影響定形溫度應(yīng)高于后續(xù)加工最高溫度30-40，才能獲得良好的尺寸穩(wěn)定性。9/17/2022469/17/202247定形溫度越高(120220)，織物在

15、指定溫度下(120220)的收縮率越低。9/17/2022482、熱定形溫度對織物防皺性能的影響經(jīng)過定形的織物,隨著定形溫度的提高，皺痕變得少而輕，并且經(jīng)過熨燙后容易消除。熱定形后織物變得比較粗糙或硬挺，影響織物的手感和懸垂性?？椢镉餐Χ鹊奶岣吆透煞腊櫺缘南陆担皇且环N暫時的現(xiàn)象濕熱處理或水洗便可改善定形后織物濕防皺性能提高。9/17/2022493、熱定形溫度對織物的吸濕和染色性能的影響 所以吸濕和染色性能主要取決于纖維的結(jié)晶度、晶粒尺寸和微孔結(jié)構(gòu)等。對不同類型的纖維，熱定形溫度對吸附性能的影響也不相同。 9/17/2022509/17/202251滌綸： 從圖中可以看出，隨定形溫度的升高，

16、織物對染料的吸收不斷降低，當定形溫度為175 左右時，對染料的吸收降到最低值，超過175 后重新又上升，甚至超過未定形的織物。9/17/202252解釋：在較低的溫度熱處理(低于175)時,隨著處理溫度升高，滌綸的結(jié)晶度增大,但晶粒尺寸增加不多,而是晶粒數(shù)目增加,無定形區(qū)比率減少，因而使分散染料的上染百分率減少。高溫?zé)崽幚?高于175)時，纖維中結(jié)晶尺寸突然增大,因此在晶區(qū)之間形成較多的裂縫,從而有利于染料分子的擴散。9/17/202253滌綸軋染多數(shù)染料隨定形溫度的提高，其上染百分率降低。180-210解釋：熱定形T上升，結(jié)晶度上升，結(jié)晶折疊程度高，染料分子難以向纖維內(nèi)部擴散，上染率降低。9

17、/17/202254錦綸熱定形溫度對錦綸66染色性能的影響與滌綸(浸染)的類似。當熱定形溫度較低時，隨定形溫度的升高，染色飽和值降低，在到達最小值后，隨處理溫度升高，染色飽和值增大。9/17/202255一般烘房溫差能到達5，就要產(chǎn)生前、后、左、中、右色差。色差是個老大難問題1、2，色差能到達4，45級，產(chǎn)品檔次大大提高。另外，所測溫度是加熱介質(zhì)溫度，即箱體T,不是布面溫度。溫度是關(guān)鍵因素。9/17/202256二、張力生產(chǎn)中是由經(jīng)向超喂和緯向門幅控制來實現(xiàn)的1、假設(shè)要求織物手感柔軟、蓬松：緯向張力不宜過大，可接近或稍大于成品幅度經(jīng)向予以適當超喂2%-4%9/17/2022572、假設(shè)要求成品

18、厚實：經(jīng)向超喂10%以上3、假設(shè)要求織物平整度高：張力可略大經(jīng)向超喂-1%-2%緯向拉伸比成品幅寬2-3cm4、染色性能隨張力提高而下降5、熱穩(wěn)定性隨張力提高低降經(jīng)向超喂、門幅拉伸程度9/17/2022589/17/2022599/17/202260結(jié)論：染料吸收率是溫度和張力的一個敏感的函數(shù)，因此，在熱定形中張力、溫度有輕微變化，就會引起染色條花。9/17/202261三、時間 定形時間是影響熱定形效果的另一個主要因素，織物在整個熱定形過程中所需要的時間大約可分為以下幾個局部：1.加熱時間：織物進人加熱區(qū)后，將織物外表加熱到定形溫度所需要的時間， 2.熱滲透時間：織物外表到達定形溫度后，熱量

19、向織物內(nèi)部滲透，使織物內(nèi)外各局部的纖維都到達定形溫度所需要的時間。9/17/2022623.分子調(diào)整時間：織物到達定形溫度以后，纖維內(nèi)部的大分子按定形條件進行調(diào)整所需要的時間。 4.冷卻時間：織物出加熱室后，使織物的尺寸固定下來進行冷卻所需要的時間。 通常所指的定形時間是指前三項所需要的時間，而不包括第四項在內(nèi)。定形時間一般在3045s之內(nèi)。5-4 熱定形工藝條件分析9/17/202263織物越厚,含濕量越高,所需要的定形時間越長。當熱定形時間過長，滌棉混紡織物的尺寸熱穩(wěn)定性已無明顯改善，而白度降低，織物泛黃較嚴重。另外合成纖維的強度也會隨熱定形時間的延長而下降?？椢锝?jīng)過加熱后，應(yīng)以適當?shù)乃俾?/p>

20、進行冷卻。如果冷卻速率太慢，可能引起織物發(fā)生進一步的變形；如果冷卻速率太快，將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使織物變得容易起皺并且缺乏身骨。9/17/202264四、溶脹劑常用的溶脹劑是水或蒸汽，水分存在與否對錦綸染色性能有明顯的影響。1. 水對染料擴散影響與未定形纖維相比，染料在汽蒸定形纖維中的擴散速率是增加的，而在干熱定形中是減小的，這是纖維微結(jié)構(gòu)的變化所引起的。9/17/2022659/17/202266T上升，擴散速率上升。濕熱定形未定形干熱定形。濕熱使分子結(jié)構(gòu)起到“松散作用，增強大分子鏈段流體般運動的作用，水起增塑作用。結(jié)論：汽蒸定形，使纖維內(nèi)部的有效容積增大，染料的擴散速率上升。 9/17/2022

21、67五、熱定形工藝質(zhì)量的評定(補充)熱收縮率：將試樣以松弛狀態(tài)在一定條件下處理，測量其長、寬尺寸變化，以收縮百分率表示經(jīng)、緯長度、面積?？煞譃楦蔁崾湛s、沸水收縮、熱水收縮、蒸汽收縮、熨燙收縮五種。如干熱回縮:將織物用170熨斗在一定壓力下處理20秒，然后測量比照前后織物尺寸的變化。2. 縮水:在45的水中浸漬處理30min，脫水，陰干，測其尺寸，和處理前進行比較。3. 強伸度:在強伸機上測定織物的斷裂強力與伸長。4. 回彈性抗皺性:在彈性折皺儀上測。5. 其他性能 起毛起球、手感等。9/17/202268作業(yè)：5-2、5-3、5-6簡答題； 5-29/17/2022695-2試比較絲光和熱定形

22、的相同點和不同點。相同點: 兩者都使織物內(nèi)應(yīng)力減退，使尺寸相對穩(wěn)定，起定形作用。不同點：絲光定形，在濃堿液中由于棉纖維劇烈溶脹，纖維素分子適應(yīng)外界條件進行重排，纖維內(nèi)原來存在的內(nèi)應(yīng)力減小，絲光落布門幅尺寸穩(wěn)定，縮水率減小，起到絲光定形。棉纖維是剛性分子,在常溫下棉纖維處在玻璃態(tài)，在外力作用下形變很小,局部高彈形變不能恢復(fù)；分子間的H鍵雖易重建，但又易斷裂，棉纖維易定形又易失去定形。但絲光減小了內(nèi)應(yīng)力，起到了一定的定形作用。9/17/202270熱定形是利用合成纖維的熱塑性，將織物保持一定的尺寸和形態(tài)，加熱至所需溫度，使纖維分子鏈運動加劇，纖維中應(yīng)力降低，結(jié)晶度和晶區(qū)有所增大，非晶區(qū)趨向集中，纖

23、維結(jié)構(gòu)進一步完整，冷卻后結(jié)構(gòu)和形態(tài)穩(wěn)定下來，使纖維及其織物的尺寸熱穩(wěn)定性獲得提高。定形效果是持久的。9/17/2022715-3闡述滌綸熱定形的根本工藝流程和條件溫度、時間、張力和溶脹劑，并說明選擇這些條件的依據(jù)。根本工藝流程和條件：進布超喂2%4%針鋏鏈伸幅門幅比成品門幅大23cm熱風(fēng)加熱室溫度180220，時間3045s冷卻溫度50落布熱定形溫度上升,在同樣熱處理條件下,收縮率下降，熱穩(wěn)定性提高。純滌綸定形溫度,比后續(xù)處理的熨燙溫度約170溫度高30 40，滌棉混紡絲織物定形溫度，比后續(xù)處理的熨燙溫度約170溫度高20。另外，定形溫度高,織物濕防皺性能也高。9/17/202272經(jīng)向尺寸熱穩(wěn)定性隨著定形時經(jīng)向超喂的增大而提高，而緯向尺寸熱穩(wěn)定性那么隨著門幅拉伸程度的增大而降低。定形后織物的平均單紗強力比未定形的略有提高;定形后織物的斷裂延伸度,經(jīng)向隨著超喂的增大而變大,而緯向隨著伸幅程度的增大而降低。為了使織物獲得良好的尺寸熱穩(wěn)定性和有利于提高織物的服用性能，熱定形時經(jīng)向應(yīng)有適當超喂，通常為24，緯向伸幅不宜太高，通常比成品幅寬大23cm。結(jié)論：熱穩(wěn)定性隨