洗絨理論與工藝探討

1、洗絨理論與工藝探討洗絨屬于羊絨初加工，也是毛紡織工業(yè)的重要工序之一，洗絨質(zhì)量的好壞不僅影響到羊絨的損傷情況，而且也影響到絨制品的最終質(zhì)量，所以洗絨質(zhì)量引起了毛紡織企業(yè)的高度關(guān)注。1羊絨污垢的成分及分析羊絨的污垢主要有羊汗、羊絨脂、外界污染物。羊汗的組成大部分是一些無機(jī)鹽，如碳酸鹽和硫酸鹽、少量有機(jī)物和其它一些不溶性物質(zhì)，羊毛脂是由多種高級脂肪酸和高級脂肪醇組成的復(fù)雜而難溶于水的混合物。羊絨外界污染物主要是砂土、草雜之類。由污垢組成可知，因羊毛脂具有不溶于水和粘性等特點，將羊汗與外界污物粘合在一起，成為污垢的重點及洗絨的關(guān)鍵。羊絨其化學(xué)組成和纖維結(jié)構(gòu)都與羊毛相類似，為多種氨基酸縮聚而成的多肽高分

2、子物質(zhì)，但也存在明顯的不同。羊絨無絨髓層，鱗片層也比羊毛差，其邊緣平滑，相隔比較遠(yuǎn)，強(qiáng)力約比細(xì)羊毛低101。2洗絨的作用原理2.1羊絨洗凈過程理論羊毛脂汗的成分性質(zhì)及其與原絨結(jié)合的狀態(tài)，以及洗滌液的性質(zhì)等是相當(dāng)復(fù)雜的，受到各種因素的影響和制約。圖1為借助于高倍顯微鏡觀察到的羊絨去污的動態(tài)過程。圖1 羊絨去污的動態(tài)過程由圖1可看出，欲將羊絨上的汗脂和土雜等去除，首先必須破壞污垢與羊絨的結(jié)合力，降低或削弱二者之間的引力。因此，去污過程的第一階段是首先潤濕羊絨，使洗液滲透到污垢與羊絨之間聯(lián)系較弱的部位，降低它們之間的結(jié)合力。通常將這個階段稱之為引力松脫階段。第二階段為污垢與羊絨表面脫離，并轉(zhuǎn)移到洗液

3、中去，稱為污垢脫離階段。在此階段，先決條件是洗劑的存在，從而降低了脂汗、土雜與羊絨間的粘附力以及機(jī)械作用。第三階段為污垢的轉(zhuǎn)移階段，將羊絨上的污垢轉(zhuǎn)移到洗液中去，并穩(wěn)定地懸浮在洗液中而不再回到羊絨上去，以防止羊絨再度被沾污。這主要是由于洗劑溶液有乳化、分散、增溶、起泡等作用。羊絨的洗滌過程一般可以表示如下2：洗滌后，再經(jīng)過清水的沖洗并進(jìn)行烘干，即可得到洗凈絨。2.2洗劑的洗滌作用羊絨上的脂汗雜質(zhì)除少數(shù)能用清水洗除外，大部分需要利用洗劑才能洗凈。起初，肥皂是最常用的洗劑。隨著有機(jī)合成工業(yè)的發(fā)展，已有多種合成洗滌劑用于洗絨，如陰離子表面活性劑烷基磺酸鈉（601，M-50）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（

4、AES）,十二烷基硫酸鈉(K12)、C12-13脂肪醇硫酸鈉等；非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚（如平平加OS-15）、烷基醇酰胺（6501）等。洗絨用洗劑必須具備以下幾個方面的性質(zhì)：（1）能有效降低水溶液的表面張力，即具有吸附潤濕作用；（2）能使洗下的油垢塵雜穩(wěn)定地懸浮于洗液中，即具有乳化分散作用；（3）能增加不溶于水的物質(zhì)在洗液中的溶解度，即具有增溶作用；（4）易從被洗物上去掉，不損傷被洗物，不腐蝕設(shè)備。2.2.1羊絨的潤濕洗滌過程的第一階段先使溶液浸透羊絨，用洗液羊絨的界面代替空氣羊絨的界面，這就是所說的潤濕階段。潤濕是羊絨去污的先決條件。設(shè)有一根羊絨的表面上有一滴液滴，當(dāng)處于平衡狀態(tài)時

5、，自羊絨、液滴、空氣液滴三相焦點處引切線，、分別代表羊絨與空氣、羊絨與液體、液體與空氣的表面張力或界面張力，F(xiàn)W與WA之間的夾角成為接觸角，角的大小與羊絨、液體、空氣三相間表面張力或界面張力的大小有關(guān)，關(guān)系式如式1所示。 即 式(1)由式（1）看出，當(dāng)=0º時，此時，液體可以鋪在羊絨表面上，稱為完全潤濕；當(dāng)=180º時，此時，則液體收縮為球形，稱為完全不潤濕。在上述兩種情況之間的稱為有潤濕。在洗絨過程中，洗液能否潤濕羊絨，要看洗液對羊絨附著張力的大小，這個附著張力等于羊絨空氣與羊絨洗液表面張力之差。附著張力增大，說明洗液能潤濕羊絨。在水中加入表面活性劑，即使在低濃度下，也能

6、大大的降低水的表面張力。另外提高洗液的溫度，能使位于液體表面的分子動能增加，有利于掙脫液體內(nèi)部的吸引，表面張力也降低了。在洗絨時，洗液有一定的溫度（45-50），又有洗滌劑的加入，導(dǎo)致洗液的表面張力下降，角降低，值增加。這樣，污絨進(jìn)入洗槽后，比較容易地被潤濕。2.2.2油污的剝離與土雜的去除在羊絨潤濕的同時，發(fā)生一些化學(xué)變化，羊絨上能溶解于水的物質(zhì)即溶于水中。由于潤濕的結(jié)果，羊絨發(fā)生膨脹（大約橫向膨脹18-20%，長度方向膨脹1-2%），于是羊絨表面發(fā)生龜裂現(xiàn)象，洗液進(jìn)入到污垢與羊絨連接的縫隙中，使原來平鋪的油污層分裂。在圖2中，代表羊絨，代表絨上的油脂，代表水，為油脂與羊絨的接觸角，為水域羊

7、絨的接觸角。由圖2的平衡關(guān)系可得式（2）：即 式（2）絨纖維與油的界面張力；絨纖維與水的界面張力；水與油的界面張力 如果污絨在純水中尚未被潤濕，=180º，如圖2甲所示。由于洗液中有洗劑存在，洗劑分子吸附在絨液、油液界面上，形成洗劑分子膜，使、降低，洗液有代替油絨界面的趨勢，使值增大，變小，如圖2的乙和丙所示。污絨洗液中，由于洗液的表面張力降低，逐漸增大，逐漸縮小，導(dǎo)致油污對羊絨的附著張力減小。另外，羊絨在弱堿性溶液中帶負(fù)電，而吸附在油污質(zhì)點外的陰離子洗劑頭端也帶負(fù)電，由于同性相斥的原理，也有利于油污從羊絨表面的剝離。固體污物的剝離也是由于洗液的表面張力降低，大大降低了塵土與羊絨的粘

8、附張力，并在機(jī)械或水流沖力的作用下，使砂土比較容易地剝除下來。在洗液中，洗劑分子的疏水基吸附在固體粒子的表面，另一端親水基則伸向水中，在固體粒子周圍形成一層親水性的吸附膜，洗劑分子的潤濕力破壞了固體微粒之間的內(nèi)聚力，因而洗劑分子滲入固體粒子的縫隙里，使聚集的粒子破壞成微小的質(zhì)點并分散到洗液中。2.2.3 油污和塵土在洗液中的懸浮穩(wěn)定乳化與分散作用羊絨上的油污和塵土被洗劑溶液從羊絨上剝離，并在機(jī)械作用下，被分散成很小的微粒。要使這些微粒不再聚合，防止再沾污羊絨，必須在微粒表面形成保護(hù)膜。洗劑溶液恰恰具有這種特性。在洗液中，洗劑分子憎水的一端吸附在油污及塵土質(zhì)點的外面，形成一層洗劑分子的定向吸附層

9、，從而降低了油污和洗液間的界面張力，減低了油污在水中分散所需的功，再輔以機(jī)械作用，使油污分散成更小的質(zhì)點懸浮于洗液中。由于洗液有一定濃度，所以吸附層表面膜有一定的牢度，而且吸附層中親水端具有電離效應(yīng)和水合作用，以使質(zhì)點不易并合。質(zhì)點的大小一般在0.1微米至幾十微米左右，這樣大大擴(kuò)大了它們和水的接觸面積，形成穩(wěn)定的乳濁液和懸濁液，使油污和塵土質(zhì)點穩(wěn)定地懸浮在洗液中，而不會對羊絨再沾污。2.2.4 增溶作用在洗液中，表面活性劑除了以分子狀態(tài)存在外，還有相當(dāng)一部分分子，其憎水的一端彼此聚集在一起，形成了較大的凝聚體膠粒。油類物質(zhì)是不溶于水的，但是在加入表面活性劑并達(dá)到臨界膠束的濃度后，膠束能把油溶解

10、在自己的憎水部分中。這種因膠束存在而使物質(zhì)在溶液中溶解度增加的現(xiàn)象，稱之為增溶作用。增溶作用是洗滌活性物的特有性質(zhì)，對于去除油脂污垢有著重要意義。許多不溶于水的物質(zhì)，不論是液體或固體，都可以程度不等地溶解在洗劑溶液的膠束中。2.2.5 泡沫作用污絨在洗滌過程中大都產(chǎn)生大量泡沫。泡沫是空氣分散在液體中的一種現(xiàn)象。當(dāng)洗液受到攪動或其他作用時，空氣進(jìn)入洗液，這時洗劑分子憎水端指向空氣，親水端指向水，空氣外面形成一層定向排列的吸附膜，從而形成氣泡。泡沫的多少與去污力的大小完全是兩回事，不能混為一談。一般地說，低分子洗滌劑的泡沫性偏高，但其洗滌性能差。隨著碳鏈的增長，泡沫性雖較差，但是洗滌性能好。非離子

11、洗滌劑的泡沫少，卻有很好地去污性能。泡沫在洗滌中的作用主要是攜污，泡沫的存在能一定程度地提高去污力?？傊?，洗滌是個非常復(fù)雜的物理、化學(xué)和機(jī)械作用過程，它是潤濕、乳化、分散、增溶等基本性質(zhì)的綜合體現(xiàn)，是洗劑分子和膠束多種作用的結(jié)果。2.3 機(jī)械的作用洗絨過程的機(jī)械作用是保證洗絨質(zhì)量的重要條件。機(jī)械作用有利于去除油污。另外，通過生產(chǎn)試驗可知，洗劑的消耗與軋輥的速度有關(guān)，軋輥的速度越慢，洗劑的消耗量愈大。3 洗絨的影響因素3.1污絨的種類對洗絨質(zhì)量的影響經(jīng)過眾多大生產(chǎn)試驗可知，污絨的種類對洗絨質(zhì)量有一定的影響。首先，原絨存放的時間過長，導(dǎo)致油脂氧化分解而很難洗除。其次，污絨的酸值和皂化值越大，愈好洗

12、。污絨的碘值越大，越難洗。3.2洗絨溫度對洗絨質(zhì)量的影響洗絨的溫度對污絨的凈洗度有著密切的關(guān)系。溫度在洗絨中的作用主要有以下幾個方面。（1）提高溫度可加速羊毛脂的熔融，減少羊毛脂與絨纖維之間的親和力，使其易于剝除。（2）溫度高，能降低洗液表面張力，促進(jìn)洗液向纖維內(nèi)部和纖維之間浸透，使羊毛脂和土雜易于剝除。（3）溫度高可促使化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行，也就是使堿與羊毛脂中可皂化物質(zhì)的皂化反應(yīng)進(jìn)行的更快，有利于乳化，并促進(jìn)土雜的脫離和懸浮。（4）溫度高可使洗劑的洗滌效果更好；或在達(dá)到同樣洗滌效果時，升高溫度，洗劑的濃度可以降低。但是，溫度過高，尤其在弱堿性介質(zhì)中，羊絨易受損傷，使二硫鍵斷裂，影響羊絨強(qiáng)力。另

13、外，溫度過高，羊絨易于氈縮，油粒易因撞擊而聚集。3.3 助洗劑對洗絨質(zhì)量的影響在洗絨時，目前常用的助洗劑有三聚磷酸鈉、碳酸鈉、硫酸鈉等。三聚磷酸鈉與金屬離子有較強(qiáng)的螯合能力，能將不溶解的多價金屬陽離子（如鈣、鎂離子）絡(luò)合后變成可溶性的復(fù)合離子，其反應(yīng)式為:所以它有軟化硬水的作用。羊絨在硬水中洗滌時不致生成不溶性的鈣鎂鹽沉淀。另外，對于鐵、銅、錳等同樣有螯合作用，可以提高洗凈絨的白度。但是該助劑的大量使用會出現(xiàn)“富營養(yǎng)化”現(xiàn)象，于是，美國、歐洲等一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相繼頒布法律在洗滌劑生產(chǎn)中限磷、禁磷3-4。在洗絨過程中，純堿是很重要的助劑。它可以中和羊絨脂中的脂肪酸，生成的肥皂可以降低水的表

14、面張力，同時也參加洗滌。堿的化學(xué)反應(yīng)可以進(jìn)入到油脂內(nèi)部，對洗除油污起很大作用，另外純堿還可以軟化水。但是，羊絨對堿比較敏感，過高的堿濃度會大大降低羊絨的強(qiáng)力。所以，在采用堿性洗絨時，一定要注意堿的濃度，一般保持在pH9.5左右。為了防止堿對羊絨的損傷，國內(nèi)外都在研究中性洗絨。中性洗絨的助劑主要是硫酸鈉和氯化鈉。該助劑的加入有利于洗液中油污質(zhì)點的懸浮和穩(wěn)定，增強(qiáng)了洗液的攜污力，防止污垢對羊絨的再沾污，另外該助劑加入以后，還可以增加洗滌的持續(xù)性。3.4洗絨設(shè)備對洗凈絨質(zhì)量的影響 污絨在進(jìn)入洗液之前，開松機(jī)去雜是洗絨的第一道重要環(huán)節(jié)，開松去雜不好就洗不好，洗不好就給下道工序增加難度。隨著行業(yè)對洗絨的

15、認(rèn)識不斷提高，各廠家對開松機(jī)的改造也不盡相同，原有的開松設(shè)備都應(yīng)加以改進(jìn)。例如，開松機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)、速比、喂入毛簾和喂入羅拉的轉(zhuǎn)數(shù)壓力以及漏底的形式、塵棒截面、形狀直徑和寬度等。污絨浸入洗液后，羊絨纖維上的油脂將收縮成小球，這些小球可以依靠攪動或軋輥處產(chǎn)生的穿過纖維間的液流可以除去。軋輥速度太慢，不易沖出油脂；軋輥速度過快又會影響壓水效果，軋輥壓力太小不能發(fā)揮壓水效果，壓力太大會引起羊絨氈并，一般軋輥速度掌握在6-8r/min,第一槽壓力29.4-39.2KN，二、三槽壓力39.2-45.2KN，四槽可輕，五槽壓力45.2-68.6KN。另外，洗毛耙的速度可代表羊絨通過洗液時的速度，洗毛耙的速度高，

16、則羊絨通過洗液的速度快，即浸漬時間短，這將影響油污微粒的形成和去除。若洗絨速度快，羊絨與洗液的相對運(yùn)動增加，還會造成羊絨的氈并，洗毛耙速度過慢也會造成氈并，且洗出的羊絨色澤偏暗，因為洗毛耙低速緩緩?fù)苿友蚪q時，羊絨易沉于槽底，槽底的羊絨被洗毛耙推著前進(jìn)，造成氈并，且槽底的羊絨要積累到一定量才能被耙拖走，這期間砂土沉積，羊絨受到污染而發(fā)暗。通過實踐，洗毛耙速度以10-12次/min左右為好。4洗絨方法及其使用的洗滌劑在毛紡織工業(yè)中，典型的洗絨方法是乳化水洗法。它是通過表面活性劑和無機(jī)鹽的作用，使羊毛脂乳化而從纖維上分離下來，達(dá)到除脂的目的。典型的洗絨工藝有弱堿性洗絨(皂堿洗絨和合成洗滌劑加純堿洗絨

17、)、酸性洗絨、銨堿洗絨和中性洗絨等數(shù)種。4.1堿性洗絨法所謂堿性洗絨是指羊絨在pH值8.59.5的洗液中進(jìn)行洗滌。羊絨含油脂量高的適用于堿性洗絨法。利用羊毛脂中的脂肪酸與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，生成羊毛脂皂起到助洗作用。皂堿洗絨是沿用較久的一種堿性洗絨方法，肥皂不耐硬水，因硬水中含有鈣、鎂離子，易與肥皂作用生成不溶于水的鈣皂、鎂皂，這些鈣皂、鎂皂易粘附在羊絨上，因而影響到洗凈絨的手感、顏色和光澤，最終影響紡紗性能和染色質(zhì)量。同時，由于肥皂易在水中產(chǎn)生水解作用，從而降低了肥皂溶液的洗滌作用。當(dāng)溶液中的脂肪酸含量很高時，會生成酸性皂。這種酸性皂是不易溶解的，如粘附在羊絨上，將會影響到羊絨手感，最終影響到絨

18、織物的質(zhì)量。隨著合成洗滌劑工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了一批可代替肥皂的合成洗滌劑用于洗絨。因此，目前已形成了合成洗滌劑加堿的堿性洗絨方法，即采用脂肪醇聚氧乙烯(7、9)醚、十二烷醇聚氧乙烯醚等非離子表面活性劑加碳酸鈉。堿性洗絨的洗液溫度不得超過60。洗滌時合成洗滌劑對鈣、鎂離子具有良好的耐受性，不會形成沉淀，而且洗凈絨的可紡性、抗靜電性和吸水性都比較好。因此，堿性洗絨法在生產(chǎn)中使用得比較普遍。4.2酸性洗絨法酸性洗絨法適用于羊絨油脂含量低、土雜含量高，加上羊絨本身的彈性和強(qiáng)度比較差，如采用一般的皂堿法洗絨，容易使洗凈絨發(fā)黃、氈并、色澤灰暗。由于該類羊絨所含土雜大多為堿性，故在洗絨液槽中隨著土雜的積累越來

19、越多，其洗液的堿性也將逐漸加強(qiáng)。為了避免損傷羊絨，常在洗槽中加入適量的乙酸進(jìn)行中和，以阻止洗液的堿性進(jìn)一步加強(qiáng)，維持洗液中一定的pH值，故改稱為酸性洗絨法。它可以清除堿性雜質(zhì)的堿性影響，保護(hù)羊絨纖維原有的彈性和強(qiáng)度，并可降低氈化縮絨的程度。在酸溶液中添加一些表面活性劑形成酸性洗絨劑，可以使洗液很快地擴(kuò)散到纖維的內(nèi)部，提高潤濕乳化效果，并能使纖維在洗液中膨化，改善鱗片開張角的均勻性，從而使羊絨容易洗凈，而且羊絨光澤好。常用的表面活性劑有非離子表面活性劑(如月桂醇聚氧乙烯醚)、陰離子表面活性劑(如烷基磺酸鈉)、烷基苯磺酸鈉等。4.3銨堿洗絨法在洗滌油脂含量低、土雜含量高的羊絨時，將硫酸銨代替純堿加

20、入后一個洗絨加料作用槽中，與由前一個洗絨槽輸入的羊絨上殘留的純堿發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。反應(yīng)后生成的硫酸鈉(元明粉)可以促進(jìn)洗劑的洗滌作用，生成的氨水可以去除羊絨上的皂化物，而生成的二氧化碳則可以起到松散羊絨、除去草屑等機(jī)械雜質(zhì)的化學(xué)攪拌作用，從而達(dá)到洗凈羊絨的作用。4.4中性洗絨法對于油脂含量低、土雜含量高的羊絨，由于洗絨液已呈堿性，因此可以不加入純堿、食鹽或元明粉，只使用合成洗滌劑進(jìn)行洗絨，這樣不僅不會損傷羊絨，而且還可以增強(qiáng)洗滌效果。在洗絨時，應(yīng)掌握洗液的pH值為67，洗液的溫度可適當(dāng)提高到5060C。中性洗絨的洗凈絨比堿性洗絨法的洗凈絨柔軟、潔白和松散，即使儲存日久也不易泛黃，而且洗凈絨在梳絨

21、機(jī)上梳理時的損傷也較少，是洗絨中的新工藝5。在中性洗絨中，常用的洗絨劑有烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、對甲氧基脂肪胺苯磺酸鈉、雷米邦A(yù)等陰離子表面活性劑。其中，雷米邦A(yù)的去污效果較差，烷基苯磺酸鈉的洗凈絨手感較干糙，而烷基磺酸鈉或?qū)籽趸景繁交撬徕c的洗絨效果最好。為了提高洗滌效果，可加入氧化鈉、硫酸鈉、多偏磷酸鈉等增效劑。非離子表面活性劑的中性洗液具有較強(qiáng)的去污能力，特別適合于用作中性洗絨劑，常用的有十二烷醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚等非離子表面活性劑。這類洗凈劑一般不為羊絨所吸收，而且洗劑的用量較少，但對改善洗凈絨的手感沒有陰離子洗滌劑效果好。在上述四種洗絨方法中，后三種方法適合于油脂含量低、土雜含量高的羊絨洗滌，而在工業(yè)上應(yīng)用較多的是銨堿洗絨法和中性洗絨法。5洗絨工藝的確定洗凈絨市毛紡產(chǎn)品的基礎(chǔ)。洗凈絨質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到后部加工能否順利進(jìn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。因此，在洗絨過程中，一定要保持羊絨固有的彈性、強(qiáng)度、吸色力等特性。洗后的羊絨要保持潔白、松散、不氈并、柔軟等。要達(dá)到這個目的，就必須制定出合理的洗絨工藝。洗絨工藝應(yīng)考慮的問題是槽數(shù)、洗劑和助劑的濃度、溫度等。5.1洗毛機(jī)槽數(shù)及選用洗毛機(jī)的槽數(shù)隨所洗