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[初加工] 洗毛工艺设计要点及工艺参数选择

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发表于 2016-5-29 22:04:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、洗毛工艺设计要点5 ~2 |7 B* b( x' S/ ]
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。: v# q3 n- w% M$ s  M1 \
(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。+ h8 C! O$ o. ?3 u' q
(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。
; C2 h* T0 v) A( l  O1 Z(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。. z4 ?1 O2 T1 v9 P0 R
(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。
8 o$ {7 G' W1 R3 {0 L  @, {(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。
. e& c" i' ^" j(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。
* f! E3 u) v  J( V5 K  z0 Z
我国部分主产毛区的羊毛与澳毛羊毛脂的化学性质
我国部分主产毛区的羊毛与澳毛羊毛脂的化学性质.png ) h* ?' ?; D$ H# x1 K, O8 Q9 x
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 楼主| 发表于 2016-5-29 22:05:59 | 显示全部楼层

' R: k1 b; s1 i) d5 l9 |二、工艺参数设计4 V+ u& g! g. f
1.洗槽数目
/ w2 \. r# a+ w: T1 c, Y0 t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。8 v) E/ B: e4 R7 z: M* L% f! B9 c
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。
; q+ J: x0 _$ h$ ^! U: b/ V; O+ |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。
0 ?% a  h4 w; L/ `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%。
& Q% [) i, K/ q8 {$ z+ c' r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。
3 q0 O. V8 _- h) F2 ]8 e
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 楼主| 发表于 2016-5-29 22:14:45 | 显示全部楼层
- x: x* ^2 [) [4 Y7 s
2.洗剂品种和洗剂浓度
9 K5 d) s/ k2 n. m# v1 j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。) b% `& c# B  b# C
(1)洗剂品种. e5 O# V0 U6 Z
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。& ?  K$ \( B" P4 l0 y
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。- E/ c6 f# l/ ?; h
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。
1 E- V6 Y. d0 }% Q* X7 C  k) F2 K/ ]( x) T③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。
: V; `/ W6 \3 I% C( s4 m7 w* j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。' |% ?0 t( {$ D$ v
(2)洗剂浓度
6 {- F0 h# k; d5 w. M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。- U" O1 }# L1 V+ c" R
临界胶束浓度与洗剂性质的关系.png
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
不同洗剂在正常洗毛温度(50℃)时的临界胶束浓度参考值.png
, Z6 X# |* h5 Z1 z% y8 c6 D, j; _/ c
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。
- X7 ?& z% U* W/ n/ t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。
! y8 y8 t7 M( T* B; c(3)洗剂初加量和追加方法
8 H( G; S7 K3 Q( `& J①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。8 ?; B+ @5 W% H8 Z
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。
. P& H, O8 a% B! D1 d' \8 q(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。6 J: z- `% f4 ]& j4 u
(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。+ _" O' L  i% W6 b7 M
(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。
" P% W4 h/ h" j# R# l1 D
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 楼主| 发表于 2016-5-29 22:17:11 | 显示全部楼层
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3.温度
0 z; [; Y2 B' H- F3 n/ R* I  ]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。
9 C. D; r, Q1 {: k. U(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。
% Q. I6 M& b$ j  C% r(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。
  ?5 N9 e, Y- p' d/ G4 X1 q(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。
! a% D% u% O0 O(4)高温可提高洗液的洗涤效能,使洗剂的投入量降低。" w: c9 L( I7 s
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。
+ E9 v5 l. e. t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。% R- R% ]! F& |! v( i2 a. |
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。
$ k! H0 F+ ^  U8 q' B- M
洗毛温度与去脂去杂的关系.png
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℃。
( f' n- @8 E6 W; ]5 T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℃。
; r8 {' ], D! z9 B$ _. b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。& V& {8 [" Z1 _$ B+ g/ m. |) ?' r
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