含氨綸紡織品的熱定形
含氨綸紡織品在高溫下通過控制張力,不僅可以改變織物的尺寸,而且可以消除內應力,使尺寸穩定達到定形的目的。各種氨綸或含氨綸紡織品都需要熱定形,從而調節包括紡織品彈性、模量、織物寬度、密度、形狀、長度和纖維線密度等特性。
1、熱定形的機理
氨綸和其它熱塑性合成纖維一樣,在熱定形過程中,纖維分子鏈間作用力將發生拆散和重建。由于其分子鏈是由軟硬兩段構成的“區段”結構,在定形過程中,由于溫度和應力不同,將發生不同區域的鏈段取向、重排,直接影響它的伸長、收縮變形,也影響它的彈性、強力和染整加工性能。
在正常狀態下,氨綸中的軟鏈段呈無規則卷曲狀態,是纖維的連續相,通常占總重量的65%~90%,它們在松弛的纖維中屬非取向和非結晶狀態;硬鏈段主要由氨酯脲構成,結構非常緊密,但它們之間存在較多的氫鍵,特別是由偶數碳原子的二胺作擴鏈劑的氨綸,理論上每一個二胺鏈段可生成4個氫鍵,所以硬鏈段還存在相互貫穿,兩者間不存在明顯的相界面。這種結構特征,造成氨綸在熱定形時,纖維內部會發生復雜的變化,對溫度和張力非常敏感。
當溫度高于氨綸的玻璃化轉變溫度(聚醚型的約為-70~-50℃)時,軟鏈段就可運動,并隨著拉伸而伸長和取向。當溫度高于氨綸的玻璃化轉變溫度(聚醚型的約為-70~-50℃)時,軟鏈段就可運動,并隨著拉伸而伸長和取向。在溫度高于100℃時,隨著中氫鍵強化和硬鏈段在拉伸方向充分取向,這種重排被大大加快。也隨著這種重排的加快,定形效果才逐漸表現出來。即軟鏈段的伸長、平行排列和結晶不能產牛耐久的定形效果,只有硬鏈段的取向、排列才有定形效果。但是,只有當溫度達到150~170℃以上時,中氫鍵才能被充分拆散,然后在新位置上重建,達到定形的目的。
熱定形的條件隨纖維類別、交織物的結構與組成、加熱方式的不同而有所變化。通常前定形的目的主要是消除折皺印和穩定門幅,熱定形溫度應略低,機織物在180℃左右,如果進行一次定形,溫度可略高些,在190℃左右。后定形的溫度比前定形略高,蒸汽定形的溫度最低,水蒸汽對氨綸還有一定的增塑作用,其溫度為1 16℃左右。高溫水蒸汽對氨綸有損傷作用,不宜采用過熱蒸汽定形。定形最高溫度一般不超過195℃,定形時間隨溫度和定形加熱方式而不同,通常熱空氣加熱為20~90s,116℃蒸汽定形的時間較長,為5~40min。定形溫度過高,時間過長,或多或少會引起聚合物降解。
對氨綸交織物來說,定形好壞在很大程度上決定于交織的其它纖維,同時因為其它纖維大多在紗線外層,含量也較高,所以定形條件視織物結構而異。如果是和熱塑性的合成纖維織成交織物,例如錦綸/氨綸針織物,則可在1 80~210℃下短時間定形,可得到成形針織物,或得到防抽絲的長統襪。其它類別的含氨綸紡織品的定形條件也可調整。
2、熱定形對氨綸及其紡織品性能的影響
氯綸絲熱處理之后,其斷裂強力、伸長和定負荷伸長均有所下降,其中斷裂伸長的下降幅度較小,斷裂強力和定負荷伸長的下降幅度較大。溫度低時定負荷伸長較大,溫度高時定負荷伸長較小。熱處理溫度對氨綸絲的沸水收縮率,即尺寸穩定性有一定的影響。氨綸絲的牽伸倍數對氨綸絲的性能影響最大,尤其對氨綸絲的彈性、長度穩定性影響較大,在熱處理時氨綸絲的牽伸倍數愈大,其彈性下降愈大,長度穩定性愈差。
無論是熱定形還是其它高溫處理,或多或少都會使氨綸的微結構發生變化,而微結構變化又會引起氨綸的性能變化,由此產生3種結果:
1)減小氨綸的彈性;
2)減小單位面積的氨綸含量;
3)減小氨綸的總伸長。從織物來看,會使織物變稀變薄;從紗線來看,單位長度的氨綸含量減小,它的彈性會有所降低。
氨綸紡織品的染整加工
對彈性紡織品來說,加工時控制彈性和尺寸穩定性特別重要,也是最困難的因素之一。
不同含氨綸紡織品有不同的染整加工方式和加工流程,所使用的設備也不同,但共同點是,它們都要經過松弛(收縮)、精練、熱定形、染色或印花和后整理加工。
對經編和機織物來說,工藝流程主要有以下幾種:
1)汽蒸松弛-熱定形-精練-染色或印花-后整理-驗布-成品;
2)水浴精練松弛-烘干-熱定形-染色或印花-后整理-驗布-成品;
3)溶劑精練松弛-熱定形-染色或印花-后整理-驗布-成品;
4)松弛-精練-染色或印花-熱定形-后整理-驗布-成品;
5)溶劑精練松弛-熒光增白或軋染-烘干或熱定形-驗布-成品。
具體的工藝還有多種,有的還要絲光和二次熱定形。而松弛加工有以下4種方法:
1)汽蒸松弛:
在連續汽蒸箱或熱定形前的附加汽蒸箱中進行(1 O0℃);
2)熱水松弛:
間歇或連續式,也可在精練、染色設備中松弛(60~90℃);
3)溶劑松弛:
在連續式溶劑處理設備中進行(和干洗、精練一起進行);
4)干熱松弛:
在高溫松弛狀態進行(較少應用)。
一般推薦氨綸織物熱定形溫度為190℃左右,通常是在180~195℃下干熱處理30~80 s。
正是由于控制彈性和尺寸穩定性特別重要,在氨綸制品的染整加工中應注意以下幾方面問題:
1)氨綸的彈性變形中,有相當一部分是緩彈性變形,只有時間足夠長才能完全回復。織造下機坯布隨時間的延長,有一段時間內幅寬會越來越小,所以坯布下機后要存放足夠時間后才能進入下道工序。
2)高溫定形之后的彈性織物,由于氨綸特有的延時回縮,尺寸還會變小。為保證尺寸穩定和縮水合格,定形后采用松弛整理。
3)為使高溫定形順利進行,控制溫度一定要準確、穩定,定形溫度不能超過±2℃。
4)不能用含氯漂白劑,因氯化作用,纖維在損傷過程中會泛黃。
5)氨綸不耐高溫或強堿作用,聚酯型中的酯基很易水解斷裂,氨酯基也同樣會遭到水解。因此,含氨綸的棉機織物絲光時要防止氨綸損傷,聚酯型的氨綸交織物不能進行絲光,聚醚型的氨綸交織物絲光時應控制燒堿濃度小宜過高(一般控制在l 80 g/L左右),特別要注意的是去堿箱的溫度,溫度應低。絲光的車速也宜快,盡量減少氨綸損傷。
6)為了使最終成品織物達到所需的穩定尺寸(如門幅),熱定形后還何濕熱處理工序,因此,熱定形必須在前處理的濕加工之前進行。熱定形工序設置的原則是:當下機(指織機)坯布門幅小于成品要求時,坯布可以進行熱定形;若下機坯布門幅大于成品要求,可先進行濕熱處理后再進行熱定形,以控制織物的尺寸穩定。在給定的熱定形溫度和時間下,確定織物熱定形的幅寬,熱定形的幅寬超過成晶幅寬的10%~15%即可。熱定形后,試樣在沸水中處理5~10 min,并經松弛烘干。
7)由于在l00℃以上有水存在的條件下會損傷氨綸纖維,因此,過熱蒸汽的濕熱定形是不可取的。同理,含氨綸的合纖織物,也不宜采用常規的高溫高壓染色工藝。
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