羊毛散毛炭化工艺参数设计和示例

一、设计要点
本工艺主要是在于掌握炭化处理的程度。虽然，羊毛相对比较耐酸，但是酸处理过程仍会对羊毛纤维造成一定的损伤，尤其是酸液的浓度和烘干烘焙的温度，均应控制在羊毛纤维的耐受程度之内，做到尽量彻底去除草杂的同时，保护羊毛少受损伤。
应根据羊毛的品种特性、松散程度、草杂种类、草杂大小及含量、结构松紧等条件，有针对性地确定酸液浓度、温度及浸酸时间等。羊毛吸酸率与酸液浓度、温度、浸酸时间的关系如下图所示。

64/70支羊毛和螺旋草吸酸率与酸
0 L9 \* Y7 S! a3 n2 @液的温度、浓度、浸酸时间的关系
" F3 \2 ?, }( R5 l% N% V1—羊毛在温度10℃、浓度7?5%的酸液中
$ p: n( }) d0 e5 a* u4 v2—羊毛在温度32℃、浓度5?5%的酸液中
2 A/ D4 \$ k1 c; `/ k, U4 D2 N3—羊毛在温度10℃、浓度5?5%的酸液中
0 X' z1 n9 Z; l$ c' ]0 I, A4—草杂在温度10℃、浓度7?5%的酸液中
- E& z4 B2 A5 J) j% ^' T5—草杂在温度10℃、浓度5?5%的酸液中

( Q9 q# P& S( d+ s( R) ^: }二、工艺参数设计
5 z. o1 r  m1 J$ ~+ i1.浸酸
浸酸是炭化的关键步骤。设计工艺参数的原则是尽量使草杂快速和足量的吸酸，羊毛少吸酸并均匀吸酸。为了保护羊毛、加快浸渍速度，第一槽设定为浸润槽，第二槽为关键性的浸酸槽。该槽工艺参数主要有酸液浓度、浸酸温度及浸酸时间等。
（1）酸液浓度：由上图中的1、3和4、5等曲线可以看出，当温度和浸酸时间相同时，羊毛与草杂的吸酸量均随酸液浓度的增加而加大。因此，不同的原料品种、不同的草杂类型以及含量，应选择不同的酸液浓度，具体的适用范围见下表。

不同散毛炭化硫酸浓度适用范围

浓度等级	酸液浓度(g/L)	适用原料
浓级	47~54.9	粗毛含杂多
中级	43.4~47	半细毛含杂多
淡级	37.7~43.4	细毛含杂多轻
淡级	32~37.7	热天炭化细毛

; v5 O% e, O) ~9 I( i（2）浸酸时间：由上图中的1、4和3、5等曲线可以看出，在温度和酸液浓度均相同的情况下，随浸酸时间的增加，羊毛和草杂的吸酸量都有所增加。因此，宜采用快浸快出的工艺，通常浸酸时间约为4min。
（3）酸液温度：上图中的2、3两曲线显示出，当温度升高时，羊毛含酸量上升较快，由此可以确定浸酸应采用较低温度，一般为室温。在气温较高的季节和地区，应相应调整酸液浓度，以减少羊毛损伤。
通常在浸润槽和浸酸槽中都加入表面活性剂，浸酸槽最好采用非离子型或阳离子型表面活性剂，以保证羊毛快速浸酸和吸酸均匀，防止局部损伤，还可有利于最后的冲洗。
2.轧酸
% ^! d2 T7 S* F: {羊毛浸酸后，其含酸可分为机械结合酸和化学结合酸。机械结合酸是羊毛表层吸附的酸，用水即可冲洗去除；化学结合酸则是羊毛大分子基团结合的酸，必须中和才能去除。
& U( k! F- m4 c/ t& A3 X由于羊毛的含酸率与其含水率成正比，因此浸酸羊毛在进入烘烤机之前，应尽可能降低含水率，以提高烘干效率，减少羊毛损伤。一般经轧酸后，羊毛含水率控制在36%以内，含酸率在6%以内。

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3.烘干与烘焙
含酸羊毛进入烘烤机后不能立刻进行高温烘焙，否则毛团表面水分蒸发，内部水分沿纤维形成的毛细管通道向外渗出，在毛团表面积累较多的浓酸液。这种酸液的不均匀分布，极易造成烘烤后羊毛的局部严重损伤，表现为纤维颜色变紫，强力消失。因此，需要掌握预烘阶段烘燥速率，尽快使羊毛含水率降到15%以下，这样可使羊毛在烘焙过程中所受损伤降到最低。
2 j+ s/ z: i$ x7 F. y在预烘阶段，应根据原料粗细，尽量采用较低的烘干温度，一般不高于70℃。粗毛预烘温度掌握在约65℃，细毛掌握在约60℃。尽量利用干燥空气的循环流动来提高烘干效率。烘焙的温度应逐渐递增，粗毛可以从105℃升至110℃，细毛则可以从100℃升至105℃。烘焙后羊毛含水率要求在3%以下，此时可使草杂脱水变为焦脆易碎的炭状物。
在烘干烘焙过程中，要注意原料的松散程度和厚薄状态，尤其在加工精梳短毛时，毛层不宜过厚，否则，浸酸过程中容易结团，毛团内部的草杂不易炭化。
. x. t& I/ v: D3 m7 f8 F3 A4.压炭与打炭
（1）压炭辊的速度：12对压炭辊的转速要逐对加快，使毛层逐渐减薄，便于压碎草杂炭屑。另外，每对压辊采用上辊慢下辊快的速度配置，以便搓碎羊毛夹裹的炭屑，上下辊速度比为15∶19。各对压辊与第一对压辊的速比见下表。
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各对压辊与第一对压辊的速比

压辊次序	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
速比	1	1.016	1.093	1.142	1.192	1.247	1.328	1.39	1.454	1.517	1.536	1.66

! v4 O, H0 y) B9 A* x（2）压辊压力：应根据草杂种类、含量及羊毛纤维的粗细选配压辊压力参数，压辊加压配置由后到前逐渐加大。
/ y7 p: l, i: L% S6 D（3）压辊隔距：上下压辊之间的隔距要适当，尤其出口隔距不能低于1.27mm，否则，会伤及羊毛。
(4)打炭：角钉锡林转速为312r/min，排尘风扇转速为1000r/min。
5.中和
* I9 ?2 g& F$ a% Y4 A4 ?. O1 W4 T! @中和工序包括洗酸、中和及洗碱三个阶段，分别在三个洗槽中进行。洗酸槽只放清水浸洗羊毛表面机械结合酸部分，中和槽常用纯碱中和羊毛的化学结合酸部分。
纯碱投入量视羊毛含酸量而定。一般开始浓度为0.1%（溶液pH值约为11），为保持溶液的中和能力，要定时检查水槽中溶液的pH值，并适量追加纯碱。一般纯碱用量约为羊毛重量的3.5%即可。
中和槽以水温掌握在38~40℃、浸泡时间为4~5min为宜。为了增强中和作用，可加入适量表面活性剂。
处理有些洗酸较多的细羊毛时，如果中和槽作用不充分，可在洗碱槽中加入氨水补充中和。氨水分子小，能较快渗入纤维内部中和化学结合酸，氨水用量一般为羊毛重量的1%。
6.烘干
, ]% n1 |! c  I4 ]! m) P3 j* E中和后的羊毛需要再次烘干，以符合后道加工要求。烘干温度一般为80~90℃，时间约为4min。
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三、毛炭化工艺举例
/ |8 e: @$ x- ]: L9 l: e- e散毛炭化工艺举例见下表。
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散毛炭化工艺举例