洗毛工艺设计要点及工艺参数选择

发表于 2016-5-29 22:04:20

一、洗毛工艺设计要点
在洗毛过程中要保持羊毛原有的弹性、强度及吸色能力等特性。洗后的羊毛要洁白、松散、不毡并，不干不湿。为此，在设计洗毛工艺之前，要先了解原毛脂汗、土杂的含量及性质等与洗涤有关的参数，参照以往相关资料和经验，有针对性地确定洗毛方法及合理的洗毛工艺。制定洗毛工艺主要是选择洗毛的洗槽数目、洗剂和助剂的浓度、各洗槽的温度配置等。应注意以下要点。
（1）羊毛油脂的洗除难易程度不仅取决于油脂含量的多少，还要考虑油脂含量与洗液中油脂积累速度、洗剂追加量以及洗毛槽换水周期的关系。
（2）羊毛油脂的乳化力越大，羊毛越容易洗净，但要注意，随着羊毛储存时间的延长，其油脂的氧化会降低乳化力，增加洗净难度。
（3）油脂的酸值与其游离脂肪酸的含量有关。酸值高，易于皂化，而皂化值高，易于洗涤，有利于碱性洗液的洗毛效果。
（4）油脂的碘值大，容易形成氧化，加之羊毛脂中的醇类不溶于水，阻滞了油脂的乳化，洗净的难度加大。
（5）油脂中砂土内的钙镁离子会提高水的硬度和表面张力，影响油污的浸润剥离，尤其是不利于皂碱洗毛。
（6）根据所洗原毛的种类及其油汗、土杂的性状，决定开松除杂的程度、洗槽数量和排列顺序以及各洗槽的排污换水周期、洗剂种类、洗液浓度和温度、洗剂及助剂的追加次数和追加量等。

我国部分主产毛区的羊毛与澳毛羊毛脂的化学性质

发表于 2016-5-29 22:05:59

二、工艺参数设计
1.洗槽数目
洗毛机洗槽的选用应随所洗原毛的品质及脂汗和土杂的含量而定，通常由3~5槽组成。含油脂多的细羊毛和含土杂较多的国产改良细羊毛，应采用五槽洗涤；对脂汗和土杂含量较少的羊毛可采用3~4槽。
在五槽洗毛机中，第一槽通常不加洗剂，称为浸润槽，该槽主要去除大量的土杂、羊汗以及能和羊汗化合成钾皂的部分油脂。第一槽如果温度合适、水流量大，可除去25%以上的油脂和70%以上的土杂，从而减轻第二、第三槽的洗涤负担，节约洗剂、提高洗毛质量。第二、第三槽为洗涤槽，其中第二槽可多加碱少加洗剂，称为重洗槽，重点去除羊毛脂中容易皂化的物质，即可去除羊毛所含油脂的约2/3。第三槽以多加洗剂少加碱为宜，主要去除不易皂化的油脂。第四、第五槽为清洗槽，采用循环的清水，将吸附在羊毛上的洗剂、助剂以及污杂漂洗干净。
在洗毛过程中，洗液含油脂率如果达到5%，一般认为已达到饱和状态，如继续使用，势必降低洗涤效果。因此，应合理确定换水周期，防止羊毛再污染。
在五槽洗毛机中，各槽洗液的油脂和土杂含量限度可参考以下数据：第二槽：油脂3%，沙土1%；第三槽：油脂1.5%，沙土0.4%；第四槽：油脂0.5%，沙土0.2%。
四槽洗毛机的洗槽配置为：第一槽为浸润槽，第二、第三槽为洗涤槽，第四槽为清洗槽；三槽洗毛机的洗槽配置为：第一、第二槽为洗涤槽，第三槽为清洗槽。

发表于 2016-5-29 22:14:45

2.洗剂品种和洗剂浓度
在确定洗剂（包括助剂）浓度时，要注意考虑羊毛油脂、土杂的含量和性质，充分发挥洗剂的洗涤效能，做到既不因浓度不够洗不净羊毛，又不因过量而造成浪费。
（1）洗剂品种
羊毛在酸性溶液和碱性溶液中带有不同的电荷，在酸性溶液中带正电荷，在碱性溶液中带负电荷。为不发生冲突，不同性质的洗液选择不同性质的洗剂。
①阴离子洗剂：由于阴离子洗剂在水溶液中解离也带负电荷，因此它只适用于碱性或中性溶液洗毛。
②阳离子洗剂：由于在水中解离后带正电荷，因此只适用于酸性溶液洗毛。否则，洗剂将大量的被羊毛所吸附，影响洗涤作用。
③非离子洗剂：在水中不解离，所以在碱性、酸性溶液中均可使用，并且可以和阴离子或阳离子洗剂混合使用，发挥更好的洗涤效果。如721洗剂就是非离子和阴离子混合洗剂，其去污力、洗涤持续力以及洗出羊毛的手感和外观均较好。
目前，由于大多采用碱性和中性溶液洗毛，因此使用的洗剂多数是阴离子、非离子或复合型洗剂。选择洗剂时，还要考虑洗剂的货源、质量及价格等因素。
（2）洗剂浓度
洗剂在洗液中的浓度（简称洗剂浓度）不同，所呈现的结构状态和性质也不同。对阴离子洗剂来说，当洗剂浓度很低时，洗剂在溶液中多以离子状态存在；当浓度增高时，则既有离子状态，又有分子状态及胶粒状态存在；当达到某一浓度时，溶液中有大批的胶束形成，最大的去污力就发生在该浓度时，这个浓度就称为临界胶束浓度（CMC）。洗剂不同、温度不同以及同一洗剂的烃链长度不同，其临界胶束浓度均不同。在洗剂中，所加助剂的性质与浓度不同，临界胶束浓度也不同。在临界胶束浓度时，洗剂性质的变化如下图所示。由下图可知，去污能力在达到临界胶束浓度以后变化不大。因此，在制定洗毛工艺时，洗剂的临界胶束浓度是重要的参考值，洗剂浓度一定要大于此值，否则，洗涤时间不长，洗剂浓度就会低于临界胶束浓度，影响洗涤效果。

临界胶束浓度与洗剂性质的关系

根据试验，不同洗剂在正常洗毛温度（50℃）时的临界胶束浓度参考值见下表。

不同洗剂在正常洗毛温度（50℃）时的临界胶束浓度参考值

非离子洗剂在水溶液中不解离，且不易吸附在羊毛上，所以较低浓度（一般约为0.03%）也能获得很好的去污效果。
助剂的加入量不同，洗液的去污力也不同，助剂的加入量一般以0.1%~0.3%较好。
（3）洗剂初加量和追加方法：
①初加量：在制定洗毛工艺时，空车所需投入洗剂（包括助剂）的数量叫做初加量，此值是根据洗剂的临界胶束浓度结合洗槽的容量计算出来的。如洗毛机上第二槽的容量为7.5t，若用601洗剂洗毛，取临界胶束浓度0.3%，则洗剂初加量应为7500×0.3%=22.5kg；在碱槽中，碱的浓度取0.2%，则加碱量应为7500kg×0.2%=15kg。应该指出，初加量的计算为理论值，在实际洗毛过程中，随着羊毛含油杂量、喂毛量以及水质的不同，初加量也不相同。另外，还要考虑到一投料就会消耗洗剂，而且羊毛进入下一槽时也会带走一部分洗剂，所以初加量一般均大于计算值，否则会影响洗毛质量。
②追加方法：为了保证洗剂浓度稳定，弥补连续洗涤中洗剂的消耗，保持洗液的持久洗涤能力，需要不断地追加洗剂及助剂。追加方法分为等分追加法、不等分追加法以及连续追加法。
（a）等分追加法：此法是按一定时间（每0.5h或1h）或一定喂毛量（每100kg或200kg）等量追加洗剂和助剂。追加时，有的在“碱槽”只追加碱或盐、皂槽只追加皂，有的则无论哪一槽，碱和皂同时追加。虽然，第二槽以洗除易皂化的物质为主，但也不能忽视洗剂的洗涤作用，因此以同时追加方法为好。
（b）不等分追加法：在洗毛喂入量较大或洗毛水质较硬时，常出现洗剂初加量不低，但初始洗毛效果不好，而运转2h后洗毛质量才达到最好的情况。此时，宜采用不等分追加法，即开始时可少量追加，运转3h以后增大追加量，此后再少量追加。
（c）连续追加法：为了保证洗液中洗剂浓度的稳定，还有采用连续追加方法的,即在辅助槽上方放置一加料箱，按实际需要计算总加料量。洗毛时，开启加量阀门，控制好流量，在规定时间内将洗剂所需的加入量连续追加完毕。

发表于 2016-5-29 22:17:11

3.温度
温度在洗毛工艺中是较为重要的因素，其在洗毛过程中的作用主要体现在如下几个方面。
（1）提高温度可加速羊毛脂的熔融，减少油脂与纤维间的亲和力，使其易于清除。
（2）较高温度能降低洗液表面张力，促进洗液向纤维内的渗透，有利于羊毛脂和土杂的剥除。
（3）温度高还可促进化学反应的进行，令皂化反应快速生成，有利于乳化作用的形成，促使土杂的分离和悬浮。
（4）高温可提高洗液的洗涤效能，使洗剂的投入量降低。
然而，温度过高也会带来不良后果，尤其是在碱性洗液中，羊毛容易受损伤，如二硫键断裂，使羊毛强力下降。温度高还会增加羊毛的毡缩率，油脂颗粒也会因分子活跃撞击而聚集，形成不易去除的污染层。另外，高温还使耗能提高，劳动条件恶化。
洗毛温度可根据原毛的品种和含脂杂情况的不同来选择高温、中温或低温工艺。
高温洗毛的主要依据是洗液温度较多地高于羊毛脂熔点温度，有利于油脂的去除和土杂的去除。有关第一洗槽不同温度下的去脂去杂实验结果如下图所示。

洗毛温度与去脂去杂的关系

由上图可知，高温洗毛去脂去杂的效果很好。但是，当温度达到70℃时，羊毛会自行毡缩。在显微镜下观察，可见到纤维出现损伤。因此，尽管高温可提高洗涤效果，也只能在不加洗剂的第一槽采用较高温度，并且温度不要超过60℃。高温工艺的各槽温度宜采用由高到低的设置，并注意第二、第三槽温度与第一槽温度的差异不要太大，防止温度骤降引起纤维鳞片收缩，使剩余的杂质不易洗除。另外，第二、第三槽为碱性洗涤槽，温度高将会造成羊毛的化学损伤。因此，细特毛在采用碱性洗毛时，温度不要超过50℃。
中温洗毛适用于含土杂较少的羊毛，温度的配置可采用“低—高—低”的方式。第一槽主要去除羊汗以及与羊汗起皂化反应的部分油脂和土杂等；第二、第三槽起主要洗涤作用，温度可适当提高，但碱性环境下也只能控制在约50℃；第四槽为清洗槽，温度可比第二、第三槽约低2℃。
低温洗毛的主要依据是第一槽温度要低于羊毛脂的熔点，防止油脂熔融后又未能全部去除，使羊毛在压水辊处打滑，被挤压后的油脂反而不易洗涤。该工艺适宜油脂较多、土杂含量较少的羊毛。

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