термофиксация

Термофиксация — это термин, используемый в текстильной промышленности для описания термического процесса, обычно происходящего либо в атмосфере пара, либо в среде сухого тепла . Эффект этого процесса придает волокнам , пряже или ткани стабильность размеров и, очень часто, другие желательные свойства, такие как больший объем, устойчивость к складкам или термостойкость. Очень часто термостабилизация также используется для улучшения свойств последующих процессов.

Термофиксация может устранить тенденцию к нежелательному затягиванию. При намотке, скручивании, переплетении, прошивке и вязании повышенная склонность к скручиванию может вызвать трудности при обработке пряжи. При использовании термофиксации ковровой пряжи желательные результаты включают не только уменьшение крутящего момента, но также стабилизацию или фиксацию нити волокна. Как стабилизация скручивания, так и стабилизация эффекта фриза являются результатом процесса термофиксации. Термофиксация полезна как для штапельной пряжи, так и для пряжи из объемных непрерывных нитей (BCF). Термофиксация часто приводит к увеличению объема синтетических волокон. Этот рост объема обычно называют «массовым развитием». Все процессы, в которых используется температура и/или влажность для придания текстилю одного из вышеупомянутых свойств, известны как термофиксация. Термин «термическая фиксация» используется реже. В ковровой промышленности этот процесс называется исключительно «термофиксацией».

Тенденция к сминанию

Склонность к образованию складок обусловлена технологическими условиями пряжи. производства и физические свойства волокна . Прежде всего, «технологические условияПроизводство пряжи" означает вращающий момент нити. Скрученная нить всегда будетстарайтесь крутить, когда он свободно висит между двумя неподвижными точками в виде петли. При этом он отказывается от части своего первоначального скручивания, превращаясь в спирали, направление скручивания которых противоположно первоначальному направлению скручивания. Это развитие скручивания в противоположном направлении происходит, когда скрученная нить пытается достичь равновесия.

Скручивание в противоположную сторону происходит из-за напряжений, возникающих в результате скручивания пряжи, которые Мюллер указал на диаграмме натяжения и давления. Общее напряжение, действующее против скручивания, увеличивается по мере увеличенияскручивание из-за увеличения натяжения и давления пучка волокон в пряже. Она может стать настолько прочной, что сердцевина резьбы прогнется, когда больше не сможет выдерживать сжимающие напряжения. Пряжа скручивается, что означает, что пряжа пытается достичь состояния равновесия, в котором скручивание в направлении, противоположном первоначальному направлению скручивания, уравновешивает крутящий момент пряжи. Эти повороты также называют отрицательными поворотами. В этом состоянии равновесия внутренние скручивающие напряжения нейтрализуют друг друга. Нить всегда коробится в месте с небольшим поперечным сечением из-за неровностей нити. В процессе прядения это место приняло больше скручиваний и, следовательно, подвергается более высоким внутренним напряжениям, которые в конечном итоге разрушают сердцевину нити. Хотя более толстая пряжа менее скручена, чем тонкая, внутреннее натяжение возрастает пропорционально размеру пряжи. Пряжа меньшего размера более ослабляется при пропаривании. Другими положительными аспектами пропаривания являются уменьшение скручивания и в то же время сохранение физических свойств плотности и растяжения, придаваемых пряже при скручивании.

Химический процесс

В зависимости от материала пряжи поведение совершенно разное. Многое известно о пропаривании шерстяной пряжи, но необходимы дополнительные исследования поведения искусственных волокон и хлопка при пропаривании.

Шерсть

Как только поступает пар, количество влаги в пряже сразу увеличивается, что вызвано нагревом пряжи и конденсацией пара. По мнению Спикманна, в растянутом шерстяном волокне можно наблюдать следующие явления: боковые цепи цистина подвергаются гидролизу на серном мостике, где цистин растворяется в цистеин и еще не выделенную сульфоновую кислоту.

Ионизацию можно увидеть на мостах, образовавшихся в результате выделения соли. Из-за повышения температуры в волокнах при пропаривании возникает колебание молекул, приводящее к разрыву водородных мостиков; теперь высвобождаются остаточные валентности, которые могут насыщаться дипольной водой. Вода тогда действует как смазка между отдельными молекулами. Таким образом, связи основных цепей между собой с помощью боковых цепей растворяются, отдельные полипептидные цепи могут смещаться друг относительно друга, и напряжения обретают равновесие (см. иллюстрацию 4). При продолжении пропаривания пряжи между отдельными компонентами основных цепей образуются новые боковые цепи. Когда, наконец, пряжа высыхает, т.е. в ней восстанавливается баланс влаги, соль снова высвобождается и образуются водородные мостики. Теперь отдельные полипептидные цепи больше не могут сдвигаться друг относительно друга, и волокна вновь обрели прежнюю плотность, однако без заметного напряжения внутри.

Установлена пряжа или двойная скрутка пряжи. Разумеется, при выравнивании натяжения путем пропаривания необходимо учитывать морфологическую структуру волокон. Поскольку шерстяное волокно очень быстро достигает температуры разрушения водородных мостиков и пара для гидролиза цистиновых мостиков, возможна относительно быстрая модификация крутки, которая примерно соответствует значениям пряжи, обработанной в автоклаве; однако качество пропаривания в процессе паровой обработки намного лучше с точки зрения равномерности поглощения влаги.

Синтетическое волокно

Прочность и удлинение волокна
домены аморфных волокон
домены кристаллических волокон
сила сцепления

Синтетические волокна можно разделить на два домена волокна: кристаллический (организованный) домен и аморфный (неорганизованный) домен. действуют физические силы притяжения В кристаллических доменах между близко параллельными линиями полимеров . Эти силы, действующие поперек оси волокна, создают плотность волокна. Если к волокну приложено натяжение, эти силы препятствуют разрыву волокна.

Напротив, домены аморфных волокон действуют как звенья волокон. Они отвечают за прочность волокон на изгиб. Кроме того, домены аморфных волокон позволяют воде или красителю проникать внутрь.

Свойства доменов аморфных и кристаллических волокон — Properties of amorphous and crystalline fiber domains

Во время обработки паром нагревание волокна приводит к тому, что его молекулы начинают колебаться. Увеличение колебаний, на которое может влиять степень и период нагрева, разрушает силы электрической связи в волокне; сначала в аморфных областях, затем в кристаллических и, наконец, в полимерах. Как и в случае с шерстью, напряжение, возникающее при прядении, освобождается. Во время сушки или охлаждения волокна силы связывания восстанавливаются без возникновения напряжений во внутренней части.

Проблема синтетических волокон заключается в том, что снижение сил сцепления происходит только между так называемой точкой деформации (началом перехода твердых затвердевших – аморфных доменов волокна в вязкоупругое – легко деформируемое состояние) и точкой деформации (т.е. домены кристаллических волокон также переходят в вязкоупругое состояние), которое находится в относительно высоком температурном диапазоне.

Температура стеклования – и точка деформации искусственного волокна

Материал	Точка деформации	Температура искажения
Полиэстер	80–85 °С	230–240 °С
Нейлон 6	80–85 °С	180–200 °С
Нейлон 66	90–95 °С	220–235 °С

Это также объясняет тот факт, что шерсть, смешанную с синтетическими волокнами, труднее укладывать, чем чистую шерсть. Укладка синтетических волокон возможна только при температуре от 85 до 95 °C. Напротив, чистая шерсть очень хорошо схватывается при таких температурах.

Хлопок

При поточном пропаривании хлопок играет более или менее подчиненную роль. Точные физические или химические процессы, происходящие в волокне, малоизвестны.

Применение в ковровой промышленности

Качество ковров с разрезным ворсом значительно улучшается за счет уменьшения внутреннего натяжения пряжи. Это существенное преимущество является результатом воздействия пропаривания и термофиксации.

Классификация ковров

Стили ковров делятся на два основных типа. К этим типам относятся ковры с петлевым ворсом и ковры с разрезным ворсом. Особенно для вырезного ворса и его разновидностей (саксонский, ворсистый, фриз) процесс термофиксации имеет первостепенное значение.

Определение наконечника (точное определение наконечника)

«Точное определение кончика» после термофиксации

Обычно, когда пряжу обрезают, концы растираются так же, как концы косы или веревки, когда их разрезают, и образуется что-то вроде кисточки. В коврах с разрезным ворсом этого изнашивания следует всеми способами избегать. Как доказали научные исследования, ковер с разрезанным ворсом и потертыми концами пряжи будет иметь плохой внешний вид, более короткий срок службы и эргономические недостатки для «ходока». Ковер менее эластичен и не поглощает шаги пользователя так, как это сделал бы ковер с термофиксацией. Ковер, изготовленный из пряжи термофиксации, более привлекателен, долговечен и удобен для пользователя. Дополнительная ценность ковра с термофиксацией значительна. Обычно ковер с термофиксацией можно отличить по его зернистой структуре, которую в отрасли называют «точечным определением кончика». Внешний вид обрезанных концов ворса похож на штифты.

Текущие процессы термофиксации

В текстильной промышленности известно несколько различных процессов термофиксации. Здесь представлены самые важные.

Настройка нагрева в автоклаве

Самый старый процесс термофиксации — автоклавная термофиксация. Чаще всего это прерывистый процесс. В автоклавных установках используется вакуум и/или давление. Текстильный материал в автоклав подается либо на бобинах, в мотках, либо насыпью в контейнере. Поскольку почти все автоклавы подвергаются определенному давлению, они обычно имеют цилиндрическую форму и монтируются горизонтально. Чаще всего автоклавы загружаются и выгружаются с конца цилиндра, но некоторые могут загружаться с одного конца и выгружаться с другого конца. Автоклавы, установленные вертикально, существуют, но встречаются реже.В основном они используются для синтетических нитей, таких как полиэстер, полиэтилен, полипропилен и нейлон.

Паровой процесс

Для автоматизации процесса прядения/намотки звена существует так называемый «поточный отпариватель». Первым известным процессом этого типа является Steamatic процесс Реша. В этом случае процесс термофиксации происходит между кольцепрядильным и намоточным станками. Как только кольцепрядильная машина завершит вращение, загруженные бобины транспортируются в поточный отпариватель. Эти бобины пропариваются там вакуумным методом и снова сушатся в течение нескольких секунд. После пропаривания и сушки бобины транспортируются на намоточную машину, где они перематываются на пакет с перекрестной намоткой.

В настоящее время в ковровой промышленности используются два непрерывных процесса: процесс Power-Heat-Set и процесс TVP, основанный на автоклавной технологии.

Технология Power-Heat-Set

Процесс Power-Heat-Set, ранее известный как процесс Suessen, был разработан в начале 1970-х годов и стал первой в мире системой непрерывного нагрева. Сам процесс был революционным, поскольку это была первая система, работающая не с насыщенным паром и давлением, а с перегретой смесью пара и воздуха при атмосферном давлении. С помощью этой инновационной технологии были созданы совершенно новые коллекции ковров. В процессе Power-Heat-Set нити и нити слегка окисляются на поверхности из-за присутствия кислорода в окружающей атмосфере и более высоких температур. Благодаря этой пленке капиллярного оксида весь ковер впоследствии становится более устойчивым к пятнам. Частицы грязи меньше прилипают к волокнам.

ПРЕВОСХОДНЫЙ процесс TVP

В дополнение к технологии Power-Heat-Set существует процесс SUPERBA TVP3, который также является непрерывным процессом. В процессе TVP3 пряжа помещается на конвейерную ленту и через шлюз вводится в напорный туннель длиной до 15 м. Внутри туннеля он подвергается процессу термофиксации насыщенным паром. В конце туннеля пряжа выводится через второй шлюз. Пряжа, которая еще горячая и влажная, после термофиксации сушится и охлаждается и подается на процесс намотки. Одновременно можно обрабатывать до 72 концов пряжи.

Описание процесса (пример процесса Power-Heat-Set)

В процессе Power-Heat-Set пряжа подвергается термофиксации перегретым паром в открытой системе при атмосферном давлении. Все материалы, обычно используемые в ковровой промышленности, такие как полиамид 6, полиамид 6.6, полипропилен, акрил, ПЭТ, полиэстер и шерсть, могут быть обработаны.

Необработанная пряжа предоставляется в упаковках в шпулярнике (до 72 упаковок). На скорости до 700 м/мин пряжа снимается с паковок и подвергается термофиксации. Существует два основных способа транспортировки пряжи в процессе. Один из способов - уложить пряжу в бухты или по схеме «восьмерка» на ленту или намотать ее на веревки, расположенные в виде многоугольника, чтобы провести ее через весь процесс. В пряже Frieze используется только ленточная транспортировка. Frieze производится специальный сальник, так называемый Twinroll-Box (TRB).Процесс термофиксации происходит при температуре от 110 °C до 200 °C в паровоздушной смеси. После термофиксации пряжа охлаждается и снова наматывается на паковки на намоточной машине. Обычно машина для термофиксации состоит из шести линий по восемь концов (волокон) каждая. Возможна ежедневная производительность до 10,5 тонн.

Источники

Textil-Praxis (1958), 401 - "Увлажнение или пропаривание шерстяной пряжи"
Textilbetrieb (1981), 29 - «Равномерный эффект при пропаривании пряжи»
Доктор Х.-Ж. Хеннинг, доктор технических наук. кл. Отчеты Сустманна-Меллианда по текстилю «Исследования вакуумной пропаривания шерстяной пряжи» (1966), 530
Йенс Холм Диттрих, Пауль Наефе, Иоганн Крайц - Melliand текстильные отчеты «Процесс успокоения скручивания шерстяной пряжи кратковременным пропариванием» (1986), 817
Йенс Холм Диттрих, Аттила Берек, Гюнтер Бланкенбург - отчеты Melliand Textile «Исследования пожелтения шерстяной пряжи при пропаривании» (1983),
Йенс Холм Диттрих, Гезине Тёперт - Melliand Textile сообщает «Причины пожелтения чесаных бугорков и сыров во время высокочастотной сушки» (1988), 288
Доктор Оскар Беккер - Отчеты Melliand по текстилю «Натяжение нитей в шерстяной пряже» (1977), 97.
Заявка на патент DP 3601099.5 H. Kranz GmbH & Co. 5100 Ахен «Процесс закрепления нитей»
В. Шефер - Федеральный институт испытаний и исследований материалов, Санкт-Галлен «Изменения шерсти в результате термической обработки в отделочном секторе»,
Ханс Эрих Шике - Издательство Schiele & Schön «Шерсть как текстильное сырье»
К. Крёлль - Springer Verlag, Гейдельберг, Берлин, Нью-Йорк «Технология сушки», том II/I
Питер Тоггвейлер, Саймон Гляйх, Фредди Вангер, Ф.Штайнер - отчет Meliand Textile от 9/1995 «Улучшение качества хлопчатобумажной пряжи, обработанной Contexxor».
Дипломированный инженер. Гизела Акст - В. Бертельсманн Верлаг К.Г. Билефельд 1986, "Beurtei-lungsmerkmale текстильная фабрика Faserstoffe", Band1/2/3Dr. Оскар Беккер - Melliand Textilberichte "Spannfäden in Wollgarnen" (1977), 97

настройка тепла