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纖維的熱定型
發布時間:2023-10-17 閱讀次數:1071

一、熱定型的定義及意義:

熱定型是指利用熱力,消除織物纖維在拉伸過程中產生的內應力,使大分子發生一定程度的松弛,從而使編織纖維的形狀固定成型,簡而言之就是消除纖維的內應力,并達到穩定結構。

合成纖維在成型過程中,紡絲溶液或熔體從噴絲孔中擠出,固化后再經過后續的拉伸過程,其超分子結構已經基本形成,但由于有些分子鏈段處于松弛狀態,另一些鏈段又處于緊張狀態,使纖維內部存在著不均勻的內應力,其內部的結晶結構也有很多缺陷,在濕法成型的纖維中,有時還有大小不等的孔穴,這都有待于在后續的熱處理中部分或者全部消除,這種后續的熱處理工序,通常稱為熱定型,經熱定型后,纖維的結構和紡織材料的形狀比定型前更加穩定。


二、熱定型與纖維結構和尺寸穩定性:

纖維是無數長短不等的大分子以各種形式組合排列,形成穩定程度各不相同的超分子結構,可用取向、序態、結晶度、晶粒大小、長周期等超分子結構參數,以及纖維中的孔洞、微隙、纖維表面特征等形態結構來描述。

一種特定纖維的超分子結構(包括形態結構)是不均一的,通常都呈現一定的分布,實驗測定的超分子結構參數,只是一種平均值,纖維中各種超分子結構單元的穩定程度是不相同的,在外界條件如溫度、濕度、機械力等的影響下,通過熱處理和隨后的冷卻過程,穩定度較低的結構單元可以轉變成穩定度較高的結構單元。

這種轉變就是纖維熱定型的實際目的,不過,在這一轉變過程中,也并不排除新的、較不穩定的結構單元的生成。

要是纖維內部較不穩定的結構轉變成穩定度較高的結構,大分子必須先產生一定程度的熱運動,使原有結構得到舒解,然后在冷卻過程中重建。

纖維在紡絲成型和拉伸過程中所經歷的時間很短(一般只有幾秒鐘),而大分子鏈段運動需要一定的松弛時間,熱定型所經歷的時間較長,因此,在熱定型過程中,纖維內部結構的重建比較從容,纖維中較弱的分子鍵得以拆散,處于緊張狀態的分子鍵得以松弛,內應力大部分可以得到消除,在隨后的冷卻過程中重建成更加穩定的結構。

由于纖維晶區的結構遠比非晶區牢固,要改造晶區的結構,必須采用遠高于玻璃化轉變的溫度,在實際熱定型工藝中,常在玻璃化溫度和熔點之間選擇一適當的溫度,在加上濕度、張力的共同作用,使纖維晶區結構發生改變如結晶度增大、晶粒尺寸變大等,從而使纖維具有更高的抵抗外界影響的能力和穩定程度。


三、熱定型的目的及作用:

纖維在熱定型過程中,晶區和非晶區結構都發生改變,但熱定型所要求達到的是修復或改善纖維成型和拉伸過程中已經形成的不完善結構,而不是徹底的破壞和重建。

因此,纖維熱定型的主要目的是消除內應力和提高纖維結構的穩定性:

1、提高纖維的形狀穩定性(尺寸穩定性),這是熱定型的基本意義,形狀穩定性可以通過纖維的沸水收縮率來衡量,剩余收縮率越小,表示纖維在加工和服用過程中遇到濕熱處理(如染色或洗滌)時尺寸越不容易波動。

2、進一步改善纖維的物理-機械性能,如鉤接強度、耐磨性等,以及固定卷曲度(短纖)和固定捻度(長絲)。

3、去除纖維在拉伸上油過程中所帶入的水分,使纖維達到成品所需要的含濕要求,同時可以避免由于油劑不干,纖維長期存放變黃的可能。

4、改善纖維的染色性能。

某些情況下,通過熱定型可使纖維發生熱交聯,借以制取高收縮性和高蓬松性的纖維,賦予纖維及其紡織制品以波紋、皺襞或高回彈性的效果。


四、熱定型的方式及分類:

熱定型可在張力作用下進行,也可在無張力作用下進行,根據張力的有無或大小,纖維熱定型時可以完全不發生收縮或者部分發生收縮。

根據熱定型時纖維的收縮狀態來區分:

1、控制張力熱定型:熱定型時纖維不收縮,且略有伸長。

2、定長熱定型:熱定型時纖維既不收縮,也不伸長。

3、部分收縮熱定型,也叫做控制收縮熱定型。

4、自由收縮熱定型,也叫做松弛熱定型。

根據熱定型介質或加熱方式來區分:

1、干熱空氣定型。

2、接觸加熱定型。

3、水蒸汽濕熱定型。

4、浴液(水、甘油等)定型。


熱定型方式不同,所采用的工藝條件也不相同,熱定型后纖維的結構也不相同,不同類型的合成纖維熱定型時,所發生的纖維結構和性質的變化以及定型機理是各不相同的。