羊毛細(xì)化的方法和工藝

1、羊毛細(xì)化方法化學(xué)細(xì)化法物理細(xì)化法 化學(xué)細(xì)化法按照所用試劑的化學(xué)細(xì)化法按照所用試劑的不同又可分為許多種不同又可分為許多種,在此主要在此主要介紹以下幾種常用的化學(xué)細(xì)化法。介紹以下幾種常用的化學(xué)細(xì)化法。1、氯化法氯化法 這是最傳統(tǒng)的化學(xué)細(xì)化方法,常用的氯化劑有NaClO、DCCA等。其作用機(jī)理是:利用氯化氧化作用,分解鱗片次表皮層和內(nèi)表皮層中的胱氨酸部位,胱氨酸具有還原性,它被氧化生成各種氧化過(guò)渡產(chǎn)物,最終二硫鍵被切斷,也就意味著蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被打破,使蛋白質(zhì)的水溶性增加,鱗片部分被去除,邊緣鈍化,纖維表面孔徑增大。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低,效果好,處理后的羊毛不但富有光澤而且強(qiáng)力高,染色變得容易,

2、染色牢度也好。但是致命的缺點(diǎn)是環(huán)境污染。在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生可以吸附的有機(jī)氯化物(AOX)等有害物質(zhì)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及對(duì)自身健康的關(guān)注,這種方法將被逐步擯棄。2、 雙氧水處理法 雙氧水處理法是利用大量的氧化劑使胱氨酸破壞或轉(zhuǎn)換成半胱氨酸,甚至使酰胺鍵破壞,從而破壞羊毛的角蛋白。這種方法常用于酶處理中的預(yù)處理,即用雙氧水使羊毛鱗片層中的胱氨酸分解,并把Woo1-S-S-Wool中的硫氧化從而使其抗酶解能力降低,易于被酶解去除。 經(jīng)雙氧水預(yù)處理,再經(jīng)酶處理后,可獲得6%10%的減量率,并且羊毛的白度有很大的提高,對(duì)染艷亮的色澤提供了條件。但雙氧水用量過(guò)大,難以大批量生產(chǎn);并且在處理過(guò)程中易造

3、成損傷。3、 高錳酸鉀處理法 高錳酸鉀主要是對(duì)胱氨酸中的-S-S-部位的氧化以及對(duì)肽鏈的氧化分解作用。羊毛在一定溫度下,在含有其它助劑的高錳酸鉀溶液中,吸附KMnO4分子,其鱗片梢部吸附程度最大,纖維產(chǎn)生膨化,鱗片梢部氨基酸與高錳酸鉀反應(yīng),氨基酸中的二硫鍵被氧化斷裂,KMnO4被還原成MnO2,形成棕色沉淀物沉積在纖維表面。進(jìn)一步用NaHSO3和其它助劑組成的還原浴處理,將MnO2還原為Mn2+,脫掉棕色,溶解于水。 這種方法處理后的羊毛手感柔軟,且有漂白作用。但因反應(yīng)位置單一,減量效果差。當(dāng)KMnO4用量過(guò)多時(shí),對(duì)鱗片層雖有較好的剝除作用,但皮質(zhì)層卻受到嚴(yán)重?fù)p傷,所以應(yīng)合理控制KMnO4的用

4、量,或與食鹽共用,使反應(yīng)局限于纖維表面。4 、甲酸振蕩法 組成羊毛的各類細(xì)胞之間的粘合物的組分和結(jié)構(gòu)是非均一的,但均含有甲酸可溶物。甲酸可溶物可能是高甘氨酸或高酪氨酸蛋白。羊毛浸于濃甲酸中,由于甲酸分子量較小,而且與羊毛有較高的親和力,它會(huì)通過(guò)細(xì)胞間通道而滲入羊毛纖維中。由于甲酸的水合以及對(duì)細(xì)胞間質(zhì)的溶解和對(duì)角質(zhì)大分子間氫鍵的破壞可造成高的膨潤(rùn)壓而使羊毛高度膨化。膨化了的羊毛其鱗片邊緣突起,鱗片表面甚至發(fā)生縱向裂隙。 加熱可明顯提高鱗片剝離速度,這與提高細(xì)胞間質(zhì)的溶解度和加劇熱振動(dòng)有關(guān)。但須嚴(yán)格控制剝離條件,否則會(huì)造成過(guò)分剝除,甚至使皮質(zhì)層崩裂而使羊毛解體。當(dāng)羊毛鱗片已大部分松動(dòng)并脫落時(shí),即停

5、止加熱,然后靠機(jī)械振蕩的方法使纖維剝光。這種方法可避免皮質(zhì)層損傷。5、 堿腐蝕法 由于鱗片的邊緣富有含硫量大的(約占整個(gè)羊毛含硫量的18%)次鱗片角質(zhì)層,它會(huì)因堿劑催化水解而形成可溶膠化物,使鱗片邊緣稜脊變平,纖維表面光滑,光澤增強(qiáng),同時(shí)定向摩擦效應(yīng)降低,縮絨性能降低。但堿劑并非只限于破壞次鱗片角質(zhì)層,還可使內(nèi)角質(zhì)層進(jìn)一步水解使鱗片層消失。但應(yīng)注意堿劑的滲透問題,它可以沿鱗片間隙滲入羊毛纖維內(nèi)部,以至使鱗片尚未消除前,纖維內(nèi)部即已水解膠化而解體。因此要研究如何使反應(yīng)局限于羊毛表層。已知的方案包括:提高堿劑的濃度(粘度相應(yīng)提高)、改變?nèi)軇?不用水而用乙醇)、加入無(wú)機(jī)鹽(如氯化鈉等)、嚴(yán)格控制時(shí)間

6、等。這些方案總的原則是減少羊毛纖維的膨化程度,縮小細(xì)胞間隙通道,使堿劑向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的速度低于其反應(yīng)速度,使反應(yīng)局限于表層而不損傷纖維內(nèi)部,即非均態(tài)反應(yīng)。這種方法耗時(shí)長(zhǎng),且反應(yīng)條件須嚴(yán)格控制,但所得效果亦佳。6 、蛋白酶處理法 在酶和羊毛的反應(yīng)體系中,酶是肽鍵加水分解的催化劑。酶對(duì)羊毛的催化水解作用,首先是經(jīng)由貫通于整個(gè)纖維內(nèi)部并延伸到表面的細(xì)胞膜復(fù)合物(CMC)中的胞間黏合物開始,并且沿著CMC向纖維內(nèi)部逐漸擴(kuò)散并發(fā)生作用。羊毛的皮質(zhì)層、內(nèi)角質(zhì)層蛋白質(zhì)胱氨酸含量較少,蛋白酶易于在其中擴(kuò)散并對(duì)其作用。而外角質(zhì)層二硫交聯(lián)密度較高,可及性小,蛋白酶不易擴(kuò)散進(jìn)去,當(dāng)羊毛先經(jīng)過(guò)氧化劑處理后再用蛋白酶,

7、由于氧化劑能夠切斷胱氨酸二硫鍵,增大纖維的可及性,蛋白酶能更容易地向纖維中擴(kuò)散并對(duì)其發(fā)生作用。外角質(zhì)層二硫鍵的氧化斷裂,使得蛋白酶在外角質(zhì)層中的擴(kuò)散并對(duì)其催化水解比較容易進(jìn)行。加工中,酶在適宜的條件下發(fā)揮其活性,從羊毛纖維表面鱗片層的親水部分進(jìn)入纖維內(nèi)部,促使羊毛中的肽鍵水解,達(dá)到使部分蛋白質(zhì)溶解的目的,其催化過(guò)程首先酶在溶液中向纖維表面擴(kuò)散;再次,酶在纖維表面的吸附;然后酶由纖維表面向內(nèi)部擴(kuò)散;最后酶催化反應(yīng)。由此可見,蛋白酶對(duì)羊毛纖維的作用是由里及外,而不是由外及里進(jìn)行的。 然而,蛋白質(zhì)分解酶首先是將易水解部分分解,這樣會(huì)導(dǎo)致纖維各部分減量不勻,強(qiáng)度過(guò)分下降;另一方面,酶本身是分子量較大的

8、蛋白質(zhì),滲透性差,而羊毛的鱗片層含有較多的二硫鍵,結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬,抗酶解能力強(qiáng),所以加工中通常先對(duì)羊毛進(jìn)行預(yù)處理,使二硫鍵斷裂,親水性增強(qiáng),從而使酶解作用能夠易于進(jìn)行。預(yù)處理劑中,常用的有含氯化合物、過(guò)氧化合物以及一些堿和還原劑,但預(yù)處理應(yīng)和酶處理相配合,否則,預(yù)處理過(guò)于劇烈,不僅使二硫鍵斷裂,胱氨酸氧化為磺基丙氨酸,羊毛鱗片被明顯破壞,使得后續(xù)的酶處理就很可能侵蝕到皮質(zhì)層,嚴(yán)重?fù)p傷羊毛,出現(xiàn)減量率過(guò)大和強(qiáng)度劇烈下降的情況。 蛋白酶處理的羊毛制品具有光澤好、防氈縮、手感柔軟、色澤鮮艷、不易起球等特點(diǎn)。但成本較高。 物理細(xì)化主要為拉伸細(xì)化法拉伸細(xì)化法。拉伸細(xì)化法以不破壞纖維鱗片為前提,對(duì)纖維施以預(yù)處理

9、、拉伸和定形,以達(dá)到改變纖維分子間結(jié)構(gòu),并使整體纖維變細(xì)伸長(zhǎng)。該改性細(xì)化的技術(shù)原理已有的描述是:羊毛纖維的角蛋白是由呈-螺旋形的角蛋白大分子鏈構(gòu)成的,大分子之間由氫鍵、二硫鍵和鹽式鍵固定。在特定條件下,大分子形狀可由-螺旋形變成-折疊鏈形,這種轉(zhuǎn)變使得羊毛纖維有拉伸變細(xì)的可能。但是由于大分子之間存在氫鍵、二硫鍵和氨基酸側(cè)鏈端所形成的鹽式鍵作用,形成排列規(guī)整緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此在拉伸前通過(guò)特定的化學(xué)試劑處理使纖維內(nèi)大分子間的各種鍵松開,-螺旋形角蛋白大分子可以像彈簧一樣被拉長(zhǎng)變直變細(xì),轉(zhuǎn)變成-折疊鏈形,并且在新的位置上重新建立起新的鍵接,在通過(guò)定形劑把永久形狀固定下來(lái)或暫時(shí)定形,實(shí)現(xiàn)了羊毛拉伸改

10、性的目的。 由于拉細(xì)羊毛是由常規(guī)羊毛經(jīng)過(guò)一定的預(yù)處理后,將其極度拉伸而使羊毛纖維大分子鏈的單分子空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了型螺旋鏈向型折疊鏈的變化,即常規(guī)羊毛發(fā)生了性變和形變,再經(jīng)過(guò)定形后即變成了拉伸改性羊毛,亦稱拉細(xì)羊毛。將拉細(xì)羊毛和常規(guī)羊毛相比較,除了細(xì)度更細(xì)、長(zhǎng)度更長(zhǎng)外,拉細(xì)羊毛白度明顯好,具有絲般的光亮度;纖維表面光滑,使其與皮輥摩擦和與纖維自摩的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)都最小;拉細(xì)羊毛在沸水和高溫?zé)崴邪l(fā)生團(tuán)縮,熱收縮也較相當(dāng)支數(shù)超細(xì)羊毛和其他常規(guī)羊毛大;拉細(xì)羊毛的染色速率很快,相比超細(xì)羊毛和其他細(xì)支毛,它的低溫上染速率最高;拉細(xì)羊毛斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)、斷裂功都比較小,而斷裂強(qiáng)度較大。其產(chǎn)品在絲光

11、感、挺爽感、滑糯感、機(jī)可洗等服用性能方面得到增強(qiáng)和改善,但其耐熱水性能較差。 羊毛拉伸細(xì)化技術(shù)的開發(fā)始于1984年，但真正工業(yè)化生產(chǎn)是近23年的事。中國(guó)國(guó)內(nèi)的研究包括羊毛的拉伸理論、加工工藝和加工設(shè)備，進(jìn)行了大量的理論分析和工藝實(shí)踐研究，已經(jīng)取得了較快的發(fā)展。同時(shí)，引進(jìn)了國(guó)外的主要加工機(jī)型，并且投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前，國(guó)產(chǎn)工業(yè)化設(shè)備加工羊毛纖維的主要有tjgderdos02型羊毛假捻拉伸機(jī)。tjgderdos02型羊毛拉伸機(jī)是鄂爾多斯羊絨股份有限公司投資，天津工業(yè)大學(xué)研制的。2003年投入試生產(chǎn)以來(lái)，主要開發(fā)了66支、70支、80支等外毛拉伸細(xì)化產(chǎn)品。并且對(duì)66支國(guó)毛等的加工進(jìn)行了探討。同時(shí)，對(duì)

12、短羊毛纖維、粗支羊絨、駝絨纖維等的拉伸工藝和設(shè)備進(jìn)行了研究。tjgderdos02型羊毛拉伸機(jī)采用了可編程控制器進(jìn)行控制和熒屏顯示。占地面積小、操作方便。 實(shí)現(xiàn)毛纖維持長(zhǎng)細(xì)化的要求，必須提供拉伸毛纖維的工藝和設(shè)備，使纖維的直徑下降，而長(zhǎng)度增加。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，希望提供的工藝和設(shè)備是連續(xù)的，而且機(jī)構(gòu)并不十分復(fù)雜。 目前，拉伸裝置主要有2種。一種為無(wú)捻拉伸，一種為有捻拉伸。由于采用有假捻的纖維集合體實(shí)施拉伸時(shí)，產(chǎn)量較高，機(jī)械設(shè)計(jì)也不過(guò)分復(fù)雜，因此，采用了對(duì)有假捻的纖維集合體實(shí)施拉伸的裝置。拉伸后的定型可以是暫時(shí)定型，也可以實(shí)施永久定型。 加工的工藝流程如圖l所示。 圖l中，纖維集合體首先進(jìn)入有溶液

13、的化學(xué)預(yù)處理裝置l中，目的是使纖維大分子之間的結(jié)合力下降，有利于拉伸。被浸漬的纖維集合體進(jìn)入假捻拉伸裝置2 內(nèi)。纖維集合體被密封在濕熱空氣加溫的密閉箱體內(nèi)。纖維集合體在濕熱狀態(tài)下被逐漸實(shí)施拉伸。實(shí)施拉伸后的纖維集合體有恢復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度的趨勢(shì)，為了使纖維集合體拉伸后的長(zhǎng)度保持穩(wěn)定，需要使纖維集合體m進(jìn)人定型裝置3，經(jīng)過(guò)一定的定型力加工，而后由烘干裝置4使纖維集合體達(dá)到加工工藝的要求。即使纖維集合體中的纖維長(zhǎng)度被拉長(zhǎng)細(xì)度被拉細(xì)。 纖維預(yù)處理裝置1是裝有溶液的浴槽，內(nèi)裝有水溶液或者加入使毛纖維大分子之間的結(jié)合力下降、初始模量下降、有利于拉伸的藥劑混合溶液。被浸漬的纖維集合體大分子之間的氫鍵、鹽式鍵、二硫

14、健被打開。藥劑是氫鍵打開劑、鹽式鍵的松解劑和二硫交聯(lián)鍵的打開劑。、如尿素、酚、溴化鋰、低醇類、巰醋酸、氨鹽、還原劑(如亞硫酸鹽類、巰基乙酸等)。、浸漬溫度最好為60一1 00。也可以由蒸汽來(lái)完成。pH值在59. 5之間，時(shí)間為2060 min，以保證浸漬徹底為準(zhǔn)。為了提高毛纖維集合體的浸漬效果可以加入適量的表面活性劑，提高纖維的潤(rùn)濕性能。并且采用了浸漬擠軋相結(jié)合的方式，保證纖維集合體盡可能快速浸透。例如：還原劑亞硫酸氧鈉的濃度取18，潤(rùn)濕劑的濃度為00103。被潤(rùn)濕的纖維集合體進(jìn)入熱儲(chǔ)存箱，然后，進(jìn)入拉伸裝置2內(nèi)。 拉伸裝置2為假捻拉伸裝置。，假捻拉伸裝置是對(duì)實(shí)施假捻的纖維集合體進(jìn)行拉伸，對(duì)實(shí)

15、施假捻的纖維集合體進(jìn)行拉伸時(shí)，必須使羅拉之間的纖維集合體被假捻在軸向給予束縛，使纖維在拉伸時(shí)不發(fā)生滑脫。拉伸的纖維集合體的捻系數(shù)為80300。纖維是在濕熱狀態(tài)下被拉伸的，因此，拉伸的纖維被密封在濕熱的密閉拉伸裝置中。箱內(nèi)溫度可由40100。加熱可以由蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由電加熱裝置直接加熱潤(rùn)濕拉伸纖維。 該裝置的羅拉隔距可以設(shè)置的較大一般采用300600 mm由612組羅拉組成。實(shí)施假捻的纖維集合體可以是一束，也可以是多束。當(dāng)喂人多束時(shí)，傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)較困難，當(dāng)一束喂入，線密度較小時(shí)，產(chǎn)量較低，而線密度較大時(shí)，扭轉(zhuǎn)力矩較大，不易給予足夠的假捻。 圖2是由7組羅拉組成的6區(qū)假捻拉伸裝置。 密閉拉伸裝置

16、保證纖維集合體處于高溫、狀潤(rùn)濕態(tài)。溫度在8095度范圍。 假捻器和拉伸羅拉的結(jié)構(gòu)可以分為一體的和分體的兩種類型。所謂分體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。拉伸羅拉和假捻器2組機(jī)構(gòu)分別完成拉伸和給予假捻。傳動(dòng)由2套裝置分別進(jìn)行。一體式時(shí)，拉伸羅拉和假捻裝置的結(jié)構(gòu)為一體，拉伸點(diǎn)和假捻點(diǎn)為同一點(diǎn)，因此，在拉伸的同時(shí)也完成施加假捻的任務(wù)。本裝置的主要特點(diǎn)是在假捻拉伸區(qū)間沒有無(wú)捻區(qū)，因此，可以對(duì)各種長(zhǎng)度的毛纖維進(jìn)行拉伸加工。 可采用的一體式結(jié)構(gòu)如圖3所示。 當(dāng)皮帶輪13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，Z4/Z5即做公轉(zhuǎn)，又做自轉(zhuǎn)。由Z4傳動(dòng)Z3，Z3帶動(dòng)拉伸羅拉11/11回轉(zhuǎn)，從而完成纖維連續(xù)輸出。同時(shí)，當(dāng)13回轉(zhuǎn)時(shí)，11/11握持纖維集合體m沿軸線回轉(zhuǎn)，給予12和11/11之間的纖維集合體m假捻。假捻使纖維集合體m軸向抱合，抱合力使拉伸的纖維集合體m內(nèi)的纖維和纖維之間沒有滑脫。而把纖維拉長(zhǎng)抽細(xì)。由7組羅拉組成的6區(qū)假捻拉伸裝置中，前兩區(qū)的拉伸倍數(shù)為1214，后4區(qū)為102104之間。12和11/11之間的纖維集合體由熱蒸汽或者加熱裝置加熱，使