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(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,使大分子發(fā)生一定程度的松弛,從而使編織纖維的形狀固定成型,簡(jiǎn)而言之就是消除纖維的內(nèi)應(yīng)力,并達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
合成纖維在成型過(guò)程中,紡絲溶液或熔體從噴絲孔中擠出,固化后再經(jīng)過(guò)后續(xù)的拉伸過(guò)程,其超分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本形成,但由于有些分子鏈段處于松弛狀態(tài),另一些鏈段又處于緊張狀態(tài),使纖維內(nèi)部存在著不均勻的內(nèi)應(yīng)力,其內(nèi)部的結(jié)晶結(jié)構(gòu)也有很多缺陷,在濕法成型的纖維中,有時(shí)還有大小不等的孔穴,這都有待于在后續(xù)的熱處理中部分或者全部消除,這種后續(xù)的熱處理工序,通常稱為熱定型,經(jīng)熱定型后,纖維的結(jié)構(gòu)和紡織材料的形狀比定型前更加穩(wěn)定。
二、熱定型與纖維結(jié)構(gòu)和尺寸穩(wěn)定性:
纖維是無(wú)數(shù)長(zhǎng)短不等的大分子以各種形式組合排列,形成穩(wěn)定程度各不相同的超分子結(jié)構(gòu),可用取向、序態(tài)、結(jié)晶度、晶粒大小、長(zhǎng)周期等超分子結(jié)構(gòu)參數(shù),以及纖維中的孔洞、微隙、纖維表面特征等形態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)描述。
一種特定纖維的超分子結(jié)構(gòu)(包括形態(tài)結(jié)構(gòu))是不均一的,通常都呈現(xiàn)一定的分布,實(shí)驗(yàn)測(cè)定的超分子結(jié)構(gòu)參數(shù),只是一種平均值,纖維中各種超分子結(jié)構(gòu)單元的穩(wěn)定程度是不相同的,在外界條件如溫度、濕度、機(jī)械力等的影響下,通過(guò)熱處理和隨后的冷卻過(guò)程,穩(wěn)定度較低的結(jié)構(gòu)單元可以轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定度較高的結(jié)構(gòu)單元。
這種轉(zhuǎn)變就是纖維熱定型的實(shí)際目的,不過(guò),在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中,也并不排除新的、較不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元的生成。
要是纖維內(nèi)部較不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定度較高的結(jié)構(gòu),大分子必須先產(chǎn)生一定程度的熱運(yùn)動(dòng),使原有結(jié)構(gòu)得到舒解,然后在冷卻過(guò)程中重建。
纖維在紡絲成型和拉伸過(guò)程中所經(jīng)歷的時(shí)間很短(一般只有幾秒鐘),而大分子鏈段運(yùn)動(dòng)需要一定的松弛時(shí)間,熱定型所經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng),因此,在熱定型過(guò)程中,纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(tài)的分子鍵得以松弛,內(nèi)應(yīng)力大部分可以得到消除,在隨后的冷卻過(guò)程中重建成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
由于纖維晶區(qū)的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比非晶區(qū)牢固,要改造晶區(qū)的結(jié)構(gòu),必須采用遠(yuǎn)高于玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度,在實(shí)際熱定型工藝中,常在玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間選擇一適當(dāng)?shù)臏囟龋诩由蠞穸?、張力的共同作用?/strong>使纖維晶區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變?nèi)缃Y(jié)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(wěn)定程度。
三、熱定型的目的及作用:
纖維在熱定型過(guò)程中,晶區(qū)和非晶區(qū)結(jié)構(gòu)都發(fā)生改變,但熱定型所要求達(dá)到的是修復(fù)或改善纖維成型和拉伸過(guò)程中已經(jīng)形成的不完善結(jié)構(gòu),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(nèi)應(yīng)力和提高纖維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性:
1、提高纖維的形狀穩(wěn)定性(尺寸穩(wěn)定性),這是熱定型的基本意義,形狀穩(wěn)定性可以通過(guò)纖維的沸水收縮率來(lái)衡量,剩余收縮率越小,表示纖維在加工和服用過(guò)程中遇到濕熱處理(如染色或洗滌)時(shí)尺寸越不容易波動(dòng)。
2、進(jìn)一步改善纖維的物理-機(jī)械性能,如鉤接強(qiáng)度、耐磨性等,以及固定卷曲度(短纖)和固定捻度(長(zhǎng)絲)。
3、去除纖維在拉伸上油過(guò)程中所帶入的水分,使纖維達(dá)到成品所需要的含濕要求,同時(shí)可以避免由于油劑不干,纖維長(zhǎng)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(guò)熱定型可使纖維發(fā)生熱交聯(lián),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(jìn)行,也可在無(wú)張力作用下進(jìn)行,根據(jù)張力的有無(wú)或大小,纖維熱定型時(shí)可以完全不發(fā)生收縮或者部分發(fā)生收縮。
根據(jù)熱定型時(shí)纖維的收縮狀態(tài)來(lái)區(qū)分:
1、控制張力熱定型:熱定型時(shí)纖維不收縮,且略有伸長(zhǎng)。
2、定長(zhǎng)熱定型:熱定型時(shí)纖維既不收縮,也不伸長(zhǎng)。
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(jù)熱定型介質(zhì)或加熱方式來(lái)區(qū)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(jié)構(gòu)也不相同,不同類型的合成纖維熱定型時(shí),所發(fā)生的纖維結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化以及定型機(jī)理是各不相同的。