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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1 v5 E$ A$ l4 `0 H; s  a, ^
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。) |% |0 p; E0 }& Q% [: j! S; b
(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。5 X+ \' H& U! R" q5 J1 n" c8 ?* N
(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。$ ?+ s9 N7 s1 r
(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。
; k) j: b- q7 L7 o" L( A(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。0 K2 I) G# H+ t/ A' @0 k
(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。
1 |! M6 f6 f$ Q& p(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。" c2 |2 W5 X1 o0 f% @4 H
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
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 楼主| 发表于 2016-5-29 22:05:59 | 显示全部楼层
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二、工艺参数设计
" o- s- k4 y9 }* s# S" J1.洗槽数目
/ ?1 J7 U% _3 t9 t/ p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。# f$ c" @8 A7 Z
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。
0 i; l, {' q% |1 \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。
6 q! q- u! `- H4 d* X& ?" ^1 E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%。
& I3 N5 N9 U& f  u. y' v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。5 e6 E! y  L: X7 s! f2 H$ {

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 楼主| 发表于 2016-5-29 22:14:45 | 显示全部楼层

  H* W% c7 L* s# k9 U, v1 q& @2.洗剂品种和洗剂浓度, {, g2 N$ ?3 |! y
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。
' s0 b: F7 k+ o(1)洗剂品种; {3 s2 O+ M- q9 h
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。: H) ^$ f9 Y9 _" ]: N% p4 p
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。
) g/ i% g, p" {8 V②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。
  E: `  h* B; a- x0 o  H5 C③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。1 M: L8 E; x1 o- C* L0 p$ e3 q
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。
9 j& |% f+ R# _/ K  s- E8 w3 e3 v(2)洗剂浓度" X7 r! A# d1 w  {1 `7 M1 c1 o) T
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。
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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

- c. l/ H! U2 R# G# e- e5 ~0 m8 j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。( a+ s% ^0 ?+ q) u5 \2 W
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。$ m% R$ [" n3 E2 I9 Y# t8 C
(3)洗剂初加量和追加方法4 @) z1 z6 M* m3 o0 f' {  e
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。
$ V  f: w4 o4 O  q( t8 C. R4 U②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。2 R8 K4 J+ P; g+ k2 J4 {5 U: A
(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。
  [* I& s, V1 i/ s5 f9 x(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。/ f; ^: Y- l4 g- R* M; x+ x
(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。
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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
3 v4 P. e; S& K5 v7 a/ F8 T6 j  M5 M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。, p, ~# V/ v! P
(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。
# Y- t  J3 t3 P' q6 U(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。0 w: \8 x) z: S  |6 w
(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。
* i& o$ z. X' ~4 y# H3 ?9 M(4)高温可提高洗液的洗涤效能,使洗剂的投入量降低。( n3 h+ _% B- M4 \; E  k  B2 \5 W4 W
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。( H( M2 c3 U: {% \9 \" 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。
. x* I* N$ i. B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。0 ^% E% a  B0 w1 ]* L( j
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℃。
% B# B5 M; t: q# G/ |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℃。9 G+ }4 S9 A9 u( X& ~; l) z
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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