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定型機(jī)、涂層機(jī)專業(yè)生成廠家無(wú)錫前洲興華機(jī)械2021年8月11日訊  在紡織品染整加工過(guò)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?？椢锏耐獠啃螒B(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)。

熱定型

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(guò)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。

整個(gè)熱定型過(guò)程，可以劃分為四個(gè)階段：

① 加熱階段：干態(tài)或濕態(tài)織物進(jìn)入熱定型機(jī)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(nèi)部到達(dá)同樣的定型溫度。

③ 轉(zhuǎn)變及分子調(diào)整階段：纖維處在應(yīng)力作用

下，當(dāng)定型溫度到達(dá)以后，纖維結(jié)構(gòu)中的較弱次價(jià)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(kāi)拉幅定型機(jī)前進(jìn)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(tài)固定下來(lái)。

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(kāi)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。

熱定型工藝

織物進(jìn)行熱定型加工時(shí)，通常是在干態(tài)下施與織物一定張力，保持一定尺寸，于高溫環(huán)境中處理一定時(shí)間來(lái)完成的。為了加強(qiáng)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(jìn)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。

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干熱定型工藝

干熱定型工藝是使織物在干態(tài)、無(wú)水的情況下進(jìn)行熱處理。通常采用熱風(fēng)加熱或紅外線輻射加熱方式。

• 熱風(fēng)拉幅定形機(jī)定形

一般采用針板式拉幅機(jī)，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(jī)，由進(jìn)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?xì)馐健?/span>

定形的溫度與織物中纖維的種類和形態(tài)均有密切關(guān)系，且對(duì)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(zhǎng)絲（針織品）	190~200
錦綸66長(zhǎng)絲織物	180~190
錦綸6長(zhǎng)絲織物	170~180
滌綸長(zhǎng)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(shí)間，取決于織物達(dá)到傳熱介質(zhì)的溫度所需的時(shí)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(shí)際溫度不易測(cè)定，故普遍多保留有比較大的安全因素。不過(guò)定形時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不但沒(méi)有好處，而且會(huì)使織物色澤變黃、手感變硬。

• 紅外線定形

發(fā)熱物質(zhì)發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，波長(zhǎng)范圍從可見(jiàn)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(gè)區(qū)，即波長(zhǎng)0.72?1.5m的近紅外線區(qū)，1.5?20m的中紅外線區(qū)和20?1000m的遠(yuǎn)紅外線區(qū)，過(guò)去曾有人試驗(yàn)用波長(zhǎng)1?4m的中間紅外線輻射在滌綸上，發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)1?2m的紅外線能自由地透過(guò)纖維，而3?3.5m的輻射線實(shí)際上全部被纖維吸收；因此較短波長(zhǎng)的紅外線雖透入纖維內(nèi)部，但沒(méi)有能量吸收發(fā)生，較長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射線進(jìn)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(dá)纖維的最內(nèi)部。

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)一種幅射源，發(fā)出的最大輻射波正好位于處理物料的平均吸收區(qū)同一范圍內(nèi)，這種幅射源叫做“特選發(fā)射體”。輻射源的波長(zhǎng)一定要與處理物料的吸收相適應(yīng)，如波長(zhǎng)選擇得當(dāng)，輻射線將在纖維材料內(nèi)部輻射出大部分能量，增強(qiáng)纖維中分子鏈的振動(dòng)，振動(dòng)程度相當(dāng)大時(shí)，分子鏈間很多交鍵就會(huì)被振斷，分子鏈就在勢(shì)能極小的方式中，自動(dòng)排齊。合成纖維在一般熱定形設(shè)備中，溫度要在200℃以上才能適當(dāng)?shù)囟ㄐ?，而選擇紅外線發(fā)射體，溫度在80?120℃就可以達(dá)到目的。這就是紅外線式熱定形比熱風(fēng)式熱定形優(yōu)越的原因。

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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(jiǎn)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(jìn)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(shè)備，生產(chǎn)不能連續(xù)進(jìn)行。

• 過(guò)熱蒸汽定型法

用過(guò)熱蒸汽在常壓下處理織物，溫度可達(dá)130℃左右。該法能縮短熱處理時(shí)間，生產(chǎn)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(fēng)格和彈性。

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。

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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。

• 定型溫度對(duì)織物染色性能的影響

 腈綸在染陽(yáng)離子染料時(shí)有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，即在染液溫度超過(guò)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(guò)75℃染3h的上染率。另外，染色時(shí)溫度超過(guò)玻璃化溫度，纖維也處在濕熱定型的過(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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。

• 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(guò)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(guò)熱定型處理后，其尺寸穩(wěn)定性相對(duì)提高。織物經(jīng)過(guò)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。

• 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。

• 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(guò)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(guò)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。

• 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(lái)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。

• 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(shuō)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(guò)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(lái)，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(lái)一定影響。在某一烘室溫度下，織物主體還需一個(gè)升溫過(guò)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(wú)法獲得良好定型效果的。為了合理解決這一問(wèn)題，通?？刹扇∫韵聨讉€(gè)措施：

① 降低織物含潮率，實(shí)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(yù)烘。

③ 提高烘室溫度，一般烘室溫度可控制在200℃左右。

④ 合理控制定型機(jī)烘室溫度梯度。對(duì)于定型機(jī)前后加熱區(qū)溫度的合理分配，形成一溫度梯度。在溫度控制方式上一般有前低后高、前高后低或前后相同三種方式。從提高織物主體表面溫度，減少織物升溫時(shí)間角度看，前低后高將延長(zhǎng)織物升溫時(shí)間，而前高后低將減少織物高溫定型時(shí)間，因此采用前后一致的溫度分配方式較為合理。

⑤ 合理控制車速。

2

時(shí)間

織物在熱定型處理過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)長(zhǎng)，不但對(duì)提高織物尺寸穩(wěn)定性無(wú)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(guò)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(guò)慢則生產(chǎn)效率低。

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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(lái)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(guò)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(guò)程中，經(jīng)向張力以超喂率來(lái)表示，緯向張力以織物拉幅量來(lái)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(lái)控制，緯向張力由針板或布鋏拉幅裝置來(lái)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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