热定形中的定形机理

对热塑性材料，如涤纶和锦纶，定形过程需要加热和冷却。加热使纤维更容易变形，分子结构可发生重新排列，而冷却使纤维变形固定下来。因此，在加热器和假捻器之间需要足够的冷却区，此时纱线未退捻。通过假捻器后，纱线在张力作用下完全伸直。卷绕时，纱线仍有一定的温度，以卷装形式存放。此时为暂时定形，同时应力松弛。因此，当纱线从筒子上小心地退绕时，并不显现变形的形态。纱线的伸缩性和膨松性需要经过一定的过程才能显现。这可通过增加或减小纱线张力，或通过加热、加湿作用来显现。

Hearle等人[43]研究并讨论了热定形作用，尤其是多次定形作用。

“暂时性定形”发生在100℃左右(锦纶吸湿后温度更低)。此时，由于分子链段运动能力的增大而产生玻璃态一橡胶态转变过程。对于锦纶，氢键链段开始运动；对于涤纶，苯环链段开始运动。这种变化发生在纤维的非晶区。

“永久性定形”发生在200℃左右，与晶区的改变有关，但存在各种不同解释。从热力学角度分析，如图7—27(a)，一个体系中存在一种力，它促使该系统向能量较低的状态转化，而使其更稳定。这种改变必须通过热振动来克服能量壁垒。实际情况非常复杂，存在多个能量较低值，对应着不同的结构。如图7—27(b)所示，较小、较不完整的晶体，具有较小的熔点和较低的能量。结晶完善的聚酯(PET)晶粒，其熔点高达300℃左右，而半晶体PET纤维的熔点只有250℃。热定形中，晶粒尺寸较小或结晶较不完善的晶粒熔融，而形成尺寸较大、结晶较完善的晶粒。这符合经验规律，要进行新的热定形必须加热到更高的温度。温度越高，晶粒尺寸越大、完善性越好。这种定形效果在加湿时可在较低温度下实现。

纤维还存在与微细结构的结晶部分相关的其他可能