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羊毛的清洗,羊毛污垢,环保清洗如何处理?

作者:www.wool-melton.com 来源:www.wool-melton.com 日期:2016/12/29 21:31:08 点击率:

羊在生长过程中,在羊毛上不仅会沾染上自体内排泄出的羊毛脂、羊汗、粪便,而且由于饲养环境的关系,使羊毛附有砂土、草籽等污垢,因此在羊毛加工前要进行洗毛工序。
    洗毛是利用化学和机械作用去除羊毛纤维上的油脂,汗垢和部分杂质,使羊毛恢复原督的洁白、松散、柔软、弹性好的特性,保证羊毛在加工过程中的梳毛、纺纱、织造、染色整理等工序顺利进行。如果洗毛的质量不好,使羊毛呈现含脂含杂过多,还会出现羊毛紧缩、色泽灰暗、纤维受损伤等多症病。    
    一、羊毛上的污垢 
    羊毛上的污垢已如上述,来自不同地区的羊毛污垢组成并不相同:变化范围很大。

1.羊毛脂    
    羊毛脂是羊的皮脂腺分泌物,它是一种油腻粘稠性物质,外观呈黄到褐色,化学成分很复杂,是多种高碳脂肪酸与高碳一元醇(羊毛甾醇、胆固醇、异胆甾醇等)形成的酯类混合物(如C17H35COOC27H55,C15H31COOC27H55等)以及脂肪酸、碳氢化合物等。随着羊种的不同,气候条件和饲养环境的不同,羊毛脂的成分、含量和化学性质也不尽相同。羊毛脂不溶于水,但可溶于乙醚、苯、四氯化碳等多种有机溶剂。它遇碱不能完全皂化,但很易乳化,羊毛脂的熔点在44℃左右,因此在稍高温度下羊毛脂很易在水溶液中乳化分散。
    2.羊汗
    羊汗是羊的汗腺分泌物,在毛纤维表面变干而形成千盐。羊汗的主要成分有碳酸钾、价酸钾、硬脂酸钾等,95%以上的成分可溶于水。
    3.砂土
    羊毛中所含砂土量及成分和性质都与放牧饲养地区的土壤和环境有密切关系。如我国西北地区出产的羊毛砂土含量大,而且砂土中含钙、镁元素的化合物较多,而在碱性土壤地区饲养的羊毛则含碱量高。含羊毛脂多的羊毛往往粘附的杂质也较多,最多时砂土的含量可到总污垢的50%以上。[page]

    二、羊毛清洗的方法   
    洗羊毛的关键是去除羊毛脂,因为羊汗可溶于水,当羊毛脂去除时,粘附在其上的砂土污垢也会从羊毛上脱离。从羊毛脂的性质看,它是难以被皂化的,所以主要是设法使其乳化。洗单毛的基本原理(乳化洗毛原理)主要是利用表面活性剂洗涤剂降低水的表面张力,使羊毛容易被润湿,而后表面活性剂分子渗透到羊毛污垢的缝隙中去削弱羊毛脂污垢层与毛纤维的结合力,并将羊毛脂污垢层破坏分散成胶体大小的微粒,在热和机械作用下使油污杂质从毛纤维上剥离,被剥离乳化的羊毛脂在水中形成乳状液,污垢能稳定悬浮在水中不再回到毛纤维上,从而获得清洁的羊毛。
    根据具体的生产工艺,把洗毛分为碱性、中性和酸性三种,其中碱性洗毛使用得最广泛,也最重要。    
     1.碱性洗毛    
    根据使用的药剂不同又分为皂碱洗毛、轻碱洗毛、铵碱洗毛3种。
     (1)皂碱洗毛  皂碱洗毛是沿用较久的洗毛方法,即肥皂与纯碱配合使用的方法。
    皂碱洗毛时温度较低,故所用肥皂应在使用温度下具有较大溶解度,不胶凝和具有强大洗净能力的特点,通常以椰榄油皂为最好。而油酸制造的肥皂在冷水中溶解度也较高,用于洗毛也可获得较好效果。皂液的洗涤作用表现在皂液有润湿和乳化羊毛脂,并保护被乳化的羊毛脂微粒不再沉积到纤维上去的胶体性质。这种性质和皂液的浓度有很大关系,通常当皂液浓度为0.4%时作用最大,而浓度再大并无多大益处。
    洗涤液中的纯碱作用,一方面是使溶液保持一定pH值,以控制肥皂水解,从而发挥肥皂孵[化和扩散作用,另一方面对皂化油脂有很好的作用。但纯碱用量过多会对羊毛造成损伤。
    皂碱洗毛工艺装置是由多个洗涤槽和漂洗槽组成的。洗涤槽中皂碱的浓度按各种羊毛中所含油脂的性质;数量和其他杂质多少而定。‘般皂液浓度达0.2%即可乳化羊毛脂,pH值控制在11以下,温度在50℃以下。漂洗槽pH值应在9以下,以免对羊毛纤维造成损伤。来自碱性土壤饲养的羊毛中含碱量高,在洗毛过程中,水槽中的碱性会逐渐增加而损伤羊毛,需要注意;总的洗毛流程为10~20min。
    表24-2  轻碱洗毛工艺

                    槽号
条件

第一槽

第二槽

第三槽

第四槽

第五槽

洗涤液含量/%
碳酸钠
丝光皂
表面活性剂*


0.10


0.10
0.067
0.10


0.01
0.067
0.01



0.020
0.03

清水

长度/m
通过时间
转轮旋转/(次/min)
温度/℃
洗毛后残留凌晨毛脂量/%

10。0
3'1"
14~17
45~47
11.0

9.0
2'45"
13
40~43
2.3

5.5
2'
123/4
40~43
0.9

4.6
1'
121/2
45~47
0.8

6.6
3'15"
11
45~47
0.8

    *表面活性剂是由烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚配合而成,有效成分占35%。[page]
    由于肥皂不耐硬水,目前碱性洗毛多改用阴离子、非离子表面活性剂配合纯碱洗毛的轻碱洗毛。    
    (2)轻碱洗毛  由于阴离子、非离子合成洗涤剂有良好的乳化能力和分散悬浮油污的能力,而且配合使用纯碱的浓度也可稍低,从而减少对羊毛的损伤。所以目前多采用碱性合成洗涤剂来洗羊毛。
    表24—2是轻碱洗毛流程的一个实例。
    洗毛是在长方形水槽中进行的,槽中有平耙和旋转耙搅动羊毛以提高清洗效果,见图24—2。
    前四槽是洗涤槽,第五槽是清水冲洗槽。第一槽中使用的洗涤剂是纯碱(Na2C03),第二到第四槽中使用的是合成洗涤剂水溶液,温度均保持在40—47℃之间,既有利于羊毛脂的乳化又防止羊毛损伤过大。
    图24-2  羊毛洗涤槽的机械装置
    各槽的洗液,逆流流向前一槽,有利于最大限度地发挥水的洗涤能力,见图24—3。
    这种表面活性剂与碱剂配合使用的洗毛方法,对羊毛纤维有一定损伤,会使羊毛蛋白质中的胱氨酸发生变性生成羊毛硫氨酸而使羊毛机械强度降低,特别是pH>10的高温情况下,损伤更严重。因此,有些情况下,工厂采用中性洗毛或酸性洗毛。表24—3是碱对羊毛损伤的一组研究结果。   
    图24—3  羊毛洗涤装置示意图
    表24—3是碱对羊毛损伤(25℃)

pH

强度下降/%

胱氨酸转化率/%

羊毛硫氨酸生成率/%

7~9
10.0
11.0
11.5
12.25

0
0
13
17
36

0
0
5~10
15~25
35~45

0
0
5~10
15~25
30~40

    (3)铵碱洗毛  在使用碳酸钠与表面活性剂配合的轻碱洗毛过程中,由于残留在羊毛上的碱在烘干与贮存过程中会使羊毛发生氧化而发脆,为避免这种情况的发生,在轻碱洗毛液中加入适当硫酸铵[(NH4)2SO4),它是强酸弱碱组成的盐,水解后显酸性,用它可以中和碳酸钠的碱性,而且中和时产生的硫酸钠、二氧化碳和氨对洗毛有促进作用,因此在轻碱洗毛的第二个洗涤槽中加有适量的硫酸铵以减少洗净毛中的碱留碱量,这种方法叫硫酸铵洗毛,加入的硫酸铵量是纯碱用量的1/3。    [page]
     2.中性洗毛
    指用水溶液呈中性的合成洗涤剂洗毛。目前使用最多的是壬基酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂。    
    也可用烷基苯磺酸钠等阴离子合成洗涤剂与中性盐助剂组成中性洗涤剂。    
    由于羊毛中砂土有碱性时,在洗涤槽中积累会使洗液略呈碱性,但一般pH值能保持在9以下;
    与皂碱洗毛相比,由于这种方法洗涤效果受温度影响较大,一般在70℃才能获得最大的洗净效果,而且合成洗涤剂价格较高,所以中性洗毛成本略高,但洗后毛的白度好,手感好,毛纤维损伤小,温度高有利于清除杂质。如中国目前生产的羊毛洗涤剂K1240、精纺洗净剂,号等产品都是以脂肪醇硫酸钠等阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配的产品,具有泡沫多易消泡,洗后羊毛手感柔软的特点。德国汉高公司生产的“毛能净”主要成分是脂肪醇硫酸盐,其中十八烯醇硫酸钠占40%~60%,而且含未反应的原料十八烯醇(油醇)比例较高。这种产品具有易漂洗,产品洁白柔软、手感丰满的特点,因此90年代以来用表面活性剂洗毛已逐步代替了其他传统的洗毛方法。    
    3.酸性洗毛    
    这种方法使用较少,主要适用于含羊毛脂低而且含土杂量高的羊毛。如我国西北地区产的羊毛,由于羊群放牧在日光辐射强度大,气候变化大,盐碱土壤多的高原地带,羊毛油脂含量少,土杂量含量高,毛纤维的弹性和强度比较差,这种羊毛如用碱性洗毛,因土壤中含钙、镁元素的化合物多,使洗液水质不断变硬,碱性变化难以控制,使毛在洗涤过程中易受损伤。而这种羊毛在酸性介质中羊毛等电点附近(pH=4.9),受损伤较少,羊毛膨胀也最小i化学稳定性高。因此在洗毛过程中,在使用合成洗涤剂的同时,加入少量醋酸、甲酸或磷酸,控制pH=4.8~6范围进行洗毛,这种方法叫酸性洗毛。它比碱性洗毛的同样产品手感、弹性都好,色泽也较鲜明,但要注意酸对机械设备有腐蚀作用,有些部件要改用耐酸材料制造。
    总之,洗毛的条件应根据羊毛的具体情况而确定,其中应考虑的重要因素是温度和pH值。
    (1)温度  由于羊毛脂熔点在40℃左右,60℃乳化羊毛脂达到最佳粘度,而土杂在55~65℃溶胀效果好。所以在65℃左右铣毛效果最佳。但在碱性条件下温度高会加大羊毛损伤,所以碱性洗毛只能在55℃以下,而中性酸性洗毛时温度可提高到70℃。    
   (2)pH值  从脱脂能力看,由于碱对羊毛脂有皂化、乳化作用,因此在碱性条件下较好,但碱性强对羊毛损伤大,所以羊毛脂含量低的羊毛适合在低pH值条件下洗毛。
    不同的洗涤方法对洗净度、损伤度以及后续加工的影响间存在微妙关系。如有研究表明,拄pH二10的碱性条件下洗的毛,在染色工艺中,30s毛纤维周边已染色,60s纤维芯全部被染色。在pH=4.9(等电点)时洗毛,毛损伤虽然最小,但染色试验表明i 60s羊毛还未被染料浸透,要10rain以上才能全部染上色。以上说明用碱性洗毛的毛纤维纺织加工性能较好,而且可纺性、抗静电性、吸水性也较好。[page]
    至于羊毛洗涤质量的好坏是以羊毛含脂率和非脂杂质多少来衡量的,羊毛中非脂杂质含量越低越好,而羊毛脂则应保留一定含量以使羊毛手感柔软、丰满,并有利梳毛和纺织过程的进行。    
    图24—4是70年代研究成功的新西兰朗兹(Wronz)型综合洗毛系统装置图。其主要特点是自第一、二槽排放的污水经过砂土杂质沉淀装置和油脂分离机脱脂后再回流到第一洗毛槽,而且各槽均采用逆流方式。从最后一个洗毛槽不断注入新鲜净水,逐槽依次逆流以补充循环过程中损耗的水量。含砂土的污水通过热交换器排放。最上层的羊毛脂通过油脂分离机回收。由于洗毛机连续运转可大大节约用水,高效率地回收热量;并能减少洗涤剂的消耗用量以及减少污水排放量。
    图24-4  朗兹型综合洗毛系统  
    4。溶剂洗毛    
    以上介绍的是羊毛的水洗情况。从本世纪40年代起人们开始研究用有机溶剂代替水来清洗羊毛的工艺,50年代进入应用阶段。后来因为各种实际困难停止在生产中使用,到70年代以后又开始新的研究并投入应用。    
    溶剂洗毛所用的有机溶剂包括航空汽油、煤油等石油类溶剂,水-异丙醇-己烷组成的混合溶剂以及三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等卤代烃合成溶剂。    
    (1)使用有机溶剂洗毛的优点  能快速润湿和溶解羊毛上亲油性污垢,不膨化毛纤维,减少缠结,不会造成毛毡缩,从而改善精梳毛条制成率,耗水量低,无污水排放,有机溶剂可回收使用。    
    (2)存在的缺点  羊汗等亲水性污垢在有机溶剂中溶解度低,因此要求使用溶剂冰组成的乳液以使羊毛脂和羊汗都取得最佳清洗效果,羊毛脂本身是一种很好的乳化剂,洗涤后混在溶剂—水乳液中,要分离回收羊毛脂需要很高的分离技术和高价的设备,有机溶剂在使用中存在诸多问题,如石油类溶剂易燃、安全性差,不可燃的卤代烃溶剂又存在毒性大,不能随意排放,需在密闭系统中循环的问题,有机溶剂在使用过程中不可避免会有损耗,成本较水洗为高溶剂回收装置设备投资较大。 


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