濕法紡絲中的纖維熱定型原理

一、為什么要進(jìn)行纖維熱定型：

合成纖維成型及拉伸之后，其超分子結構已基本形成。但由于纖維在這些工藝過(guò)程中所經(jīng)歷的時(shí)間很短，有些分子鏈處于松馳狀態(tài)，有些鏈段則處于緊張狀態(tài)，致使纖維內部存在著(zhù)不均勾應力，纖維內的結品結構也有很多缺陷，在濕法成型的纖維中，有時(shí)還有大小不等的孔穴。這種纖維若長(cháng)時(shí)間放置，隨著(zhù)內應力松弛、大分子取向的變化等，它們的內部結構，如纖維尺寸、結晶度(急冷形成的無(wú)定形區的二次結晶化)、微孔性(微孔洞的陷縮)等會(huì )逐漸變化而趨于某種平衡。    

以上變化的速度，從根本上講是受纖維材料黏彈特性的控制，從分子論的角度來(lái)說(shuō)，是受到分子運動(dòng)強度的制約。在室溫下,系統的變化速度一般很慢，在高溫下，大分子運動(dòng)強度增加很快，可以在數分鐘內就使體系接近平衡，從而在以后的使用過(guò)程中基本上能抵抗外界條件的戀化，有效地處于穩定狀態(tài)。

二、什么是纖維熱定型：

在纖維成型加工過(guò)程中，有兩個(gè)階段要完成這種平衡。第一個(gè)階段是紡絲加工后的未拉伸絲，需平衡若干小時(shí)再去拉伸。這一平衡過(guò)程對于熔紡親水性聚合物(例如聚酰胺纖維、聚氨酯纖維)特別重要，該過(guò)程使濕度和水分導致的初生纖維結構變化達到某一水平。

第二個(gè)階段是拉伸后的濕熱平衡過(guò)程。由于纖維在拉伸加工中會(huì )產(chǎn)生新的應力不均勻和新的結構缺陷，以致在一般實(shí)際應用溫度下(如洗滌、熨燙)表現ji強的形狀不穩定。因此拉伸纖維需經(jīng)熱處理過(guò)程達到一個(gè)新的穩定平衡，其過(guò)程通常稱(chēng)為熱定型。在這一過(guò)程中如果能得到適當的結晶和取向度,就能明顯改善纖維的力學(xué)性能。

三、纖維熱定型時(shí)結構的變化：

熱處理過(guò)程將引起纖維超分子結構和形態(tài)結構的改變，使不穩定的結構單元轉變?yōu)榉€定較高的結構單元。但熱定型要達到的是修補或改善纖維成型或拉伸過(guò)程中已經(jīng)形成的不完善結構，而不是che底破壞和重建。這些結構上的變化,有三方面:

(1)提高纖維的形狀穩定性(尺寸穩定性)，形狀穩定性可用纖維在沸水中的剩余收縮率來(lái)衡量。

(2)進(jìn)一步改善纖維的物理——機械性能，如打結強度、耐磨性以及固定卷曲度(對短纖維)或固定捻度(對長(cháng)絲)。

(3)改善纖維的染色性能。

在某些情況下,通過(guò)熱定型可使纖維發(fā)生熱交聯(lián)(例如聚乙烯醇纖維),或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、皺紕或高回彈性等效果。

四、熱定型的方式：

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。根據張力的有無(wú)或大小，纖維熱定型時(shí)可以不發(fā)生收縮或部分發(fā)生收縮。根據熱定型時(shí)纖維的收縮狀態(tài)來(lái)區分，有四種熱定型方式。

(1) 控制張力熱定型：熱定型時(shí)纖維不收縮，而略有伸長(cháng)(如1%左右)。

(2) 定長(cháng)熱定型：熱定型時(shí)纖維既不收縮，也不伸長(cháng)。

以上兩種方式統稱(chēng)為無(wú)收縮熱定型,或稱(chēng)緊張熱定型。

(3) 部分收縮熱定型：或稱(chēng)控制收縮熱定型。

(4) 自由收縮熱定型：或稱(chēng)松弛熱定型。

如按熱定型介質(zhì)或加熱方式來(lái)區分，則有干熱空氣定型、接觸加熱定型、水蒸氣濕熱定型、浴液(水、甘油等)定型四種方式。

五、暫定、永定、半永定的區別：

就定型效果的永jiu性而論，定型可以是暫時(shí)的或永jiu的，通常把它們叫做暫定或永定。在使用中，稍經(jīng)熱、濕和機械作用，定型效果就會(huì )消失的稱(chēng)為暫定。工業(yè)生產(chǎn)中對紡織材料施加的定型處理，大多是永jiu性的定型，這里所引起的纖維和織物結構的變化是不可逆的。有些定型效果介于上述兩者之間，叫做半永定。暫定、半永定和永定可能同時(shí)發(fā)生，例如纖維織物的熨燙就是如此。

熱定型的工藝條件隨纖維品種不同而有所差異，即使是同一品種的纖維，也會(huì )因拉伸條件不同或對最終產(chǎn)品性能要求不同而有明顯差別。