合成纤维织物的热定形介绍

热定形是利用合纤织物的热塑性，在热能和张力的作用下，使产品形态稳定的加工过程。合成纤维及其混纺织物在纺织染整加工过程中，有多次受到干、湿热处理的历史，且织物在运行过程中要受到各种张力的拉伸作用，因而其外形、尺寸始终处于多变复杂的状态，如经、纬向长度变化(收缩或伸长)，布面折皱，手感粗糙等，给产品质量带来了严重影响。针对这一问题，为了提高合成纤维的热稳定性，应采用热定形的方法。

(一)热定形的基本过程

从热的传递及合成纤维分子形态变化上看，热定形的基本过程主要有以下几个方面：

1.织物表面的预热升温 合成纤维及其混纺织物在热定形时，由于供热方式和设备的限定，热的传递需要有一个由表及里的过程。接受热介质的传热，首先是织物表面受热升温，当温度升到玻璃化转变温度以后，纤维大分子开始有活动，但此时，由于处于升温初期，热能转化成大分子动能尚小，还不足以使纤维超分子结构发生进一步的变化。织物表面的升温速率与织物组织结构含潮率、设备状况等因素有关，为提高生产效率，一般要提高升温速率。

2.织物内部的热渗透 织物表面升温后，由于内、外温度梯度的存在，使热量由织物表面进一步向内部渗透，随着热处理过程的进行，最后使织物表、里温度均匀一致达到定形温度，热渗透速率往往比较快，特别是在热定形温度较高的条件下。

3.分子结构形态的转变及调整 不断地供热，使织物的温度被均匀、持续稳定地控制在工艺所需的定形温度上。在这一过程中，合成纤维分子形态及超分子结构要发生改变，大分子链段重排，分子键发生了新的变化。这是提高合成纤维热稳定性，完成热定形加工最为关键的一步，在温度控制上要给予足够的重视。

4.织物的急冷降温 在完成大分子链段重排，构成了新的纤维结构形态后，还需将这种形态固定下来，才能保证其“永久”性，也就是要将织物温度迅速降低到玻璃化转变温度以下。合理控制降温过程，可获得良好的尺寸稳定性和耐久性。

合成纤维及其混纺织物经热定形后，尺寸热稳定性有明显的提高；同时，热定形还可以消除织物已有的皱痕并使织物不易产生难以去除的折痕；改善或改变织物的强力、手感、起毛起球和染色性能等。因此在染整加工中，合成纤维及其混纺织物的热定形工序具有极其重要的地位。

(二)热定形的机理

将含有合成纤维的织物维持一定的形状经过热定形后，织物尺寸热稳定性提高的根本原因是由于在热定形过程中纤维大分子链段发生了重排，微结构单元和超分子结构产生了变化。

1.纤维微结构单元间分子键的转变过程 热定形过程中，纤维微结构单元间分子键的变化是按下面三个步骤进行的。

(1)分子键松散、断裂。合成纤维受热处理后，大分子链获得热能并转换成动能。当处理温度达玻璃化转变温度以上时，大分子克服相互间的作用力，链段开始有位移，热运动加剧，并有沿外力拉伸方向移动的趋势。温度越高，大分子链段运动能力越强，结果使得大分子脱离了原有的排列位置，大分子链段间的分子作用力迅速遭到破坏，发生松散或断裂。这种分子键遭破坏的程度取决于定形温度及升温速率，通常分子键断裂松散的过程几秒钟内即可完成。

②大分子链段重排及新的分子键形成。随着热处理过程的继续进行，在摆脱了原分子键的阻碍之后，大分子链段运动加剧，分子间内应力得到进一步松弛，使得分子链移动到新的位置上，大分子链段沿外力方向发生了重排，并且在新的位置上仍能与邻近的大分子链段建立起新的关系，达到某种新的平衡，即在新的位置上，迅速重新建立起分子间作用力，形成新的分子键、新的大分子结构形态。

③新的大分子结构形态的冷却固化。纤维大分子新的结构形态形成后，还必须进行冷却处理，迅速降低处理温度至玻璃化转变温度以下，其目的是使纤维新形态被固定下来，以保持它的“永久”性和稳定性，至此一个完整的合成纤维热定形过程完成了。

2.纤维超分子结构的改变 一般来说，组成高分子化合物的结晶部分由伸直键结晶部分和折叠键结晶部分组成。在低温下形成的伸直键，升高温度可被转变成折叠键，伸直键晶体是一种较小且不完整的晶体，而折叠键晶体熔点高而固定，晶体的完整性高。另外，在热处理过程中原来无定形部分也发生了分子键的重排，并形成部分晶体。因此，总体来说，经过热处理后结晶度提高，晶核增大，晶格尺寸增加，更趋于完整。而所有这些变化与热定形过程中的温度、时间、张力等因素密切相关。

应特别说明的是，热定形加工形成的这种新的纤维大分子结构形态，其稳定性或“永久”性是相对而言的。若将这种新的形态置于比原来定形温度更高的温度环境中，则又可再次发生分子键的松散、断裂过程，称为解定形；继而大分子链又可继续发生重排、调整，形成新的分子键，再一次形成新的形态。总的原则是纤维结构形态的每一次变化，都需要具有比上一次更高的温度条件。热定形的效果主要受温度、时间、张力和增塑剂等因素的影响。

(三)热定形工艺(www.xing528.com)

根据热定形时用水与否分为湿热定形和干热定形。对同一品种的合成纤维来说，要求达到某一规定的定形效果，若采用湿热定形工艺，由于存在热和溶胀剂的作用，定形时的温度可比干热定形低一些。但湿热定形前织物不能带有酸或碱性，以免造成织物的损伤。锦纶和腈纶及其混纺织物，往往多采用湿热定形工艺，而由于水对涤纶几乎无溶胀作用，因此涤纶及其混纺织物多采用干热定形工艺。

1.干热定形常用工艺流程

(1)先丝光后定形：

烧毛→练漂→丝光→定形→染色→后处理

织物在染色前表面无皱、平整性好，可减少或消除色差、色条等疵病。对定形工艺要求较高，否则易造成纤维脱水、泛黄，影响染色色泽及鲜艳度。染前纤维呈干燥状态，含水量很低，故不利于染料的上染。

(2)先定形后丝光：

烧毛→练漂→定形→丝光→染色→后处理

该工艺流程可最大限度地避免定形对染色的影响，染色效果好。但对丝光要求较高，要保证染前布面的平整性。

(3)先染色后定形：

烧毛→练漂→丝光→染色→定形→后处理

该工艺流程可以消除前处理及染色工序带来的皱痕，使成品外观平整、尺寸稳定。定形工序可与拉幅整理、树脂整理工序合并一次完成。但所用染料的升华牢度要高，以避免热定形引起色泽的变化。

2.湿热定形常用工艺

(1)水浴定形。将织物在100℃沸水中处理0.5～2h，该法简便易行，但定形效果差。

(2)高压汽蒸定形。在高压釜中，用110～135℃的高压饱和蒸汽处理织物20～30min，可获得较好的定形效果。但需耐压设备，不能连续生产。

(3)过热蒸汽定形。用过热蒸汽在常压下处理织物，温度可达130℃左右。该法能缩短热处理时间，生产效率高，能提高色泽鲜艳度，防止纤维泛黄，改善织物的手感、风格和弹性。