洗绒理论与工艺探讨

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1、洗绒理论与工艺探讨洗绒属于羊绒初加工，也是毛纺织工业的重要工序之一，洗绒质量的好坏不仅影响到羊绒的损伤情况，而且也影响到绒制品的最终质量，所以洗绒质量引起了毛纺织企业的高度关注。1羊绒污垢的成分及分析羊绒的污垢主要有羊汗、羊绒脂、外界污染物。羊汗的组成大部分是一些无机盐，如碳酸盐和硫酸盐、少量有机物和其它一些不溶性物质，羊毛脂是由多种高级脂肪酸和高级脂肪醇组成的复杂而难溶于水的混合物。羊绒外界污染物主要是砂土、草杂之类。由污垢组成可知，因羊毛脂具有不溶于水和粘性等特点，将羊汗与外界污物粘合在一起，成为污垢的重点及洗绒的关键。羊绒其化学组成和纤维结构都与羊毛相类似，为多种氨基酸缩聚而成的多肽高分

2、子物质，但也存在明显的不同。羊绒无绒髓层，鳞片层也比羊毛差，其边缘平滑，相隔比较远，强力约比细羊毛低101。2洗绒的作用原理2.1羊绒洗净过程理论羊毛脂汗的成分性质及其与原绒结合的状态，以及洗涤液的性质等是相当复杂的，受到各种因素的影响和制约。图1为借助于高倍显微镜观察到的羊绒去污的动态过程。图1 羊绒去污的动态过程由图1可看出，欲将羊绒上的汗脂和土杂等去除，首先必须破坏污垢与羊绒的结合力，降低或削弱二者之间的引力。因此，去污过程的第一阶段是首先润湿羊绒，使洗液渗透到污垢与羊绒之间联系较弱的部位，降低它们之间的结合力。通常将这个阶段称之为引力松脱阶段。第二阶段为污垢与羊绒表面脱离，并转移到洗液

3、中去，称为污垢脱离阶段。在此阶段，先决条件是洗剂的存在，从而降低了脂汗、土杂与羊绒间的粘附力以及机械作用。第三阶段为污垢的转移阶段，将羊绒上的污垢转移到洗液中去，并稳定地悬浮在洗液中而不再回到羊绒上去，以防止羊绒再度被沾污。这主要是由于洗剂溶液有乳化、分散、增溶、起泡等作用。羊绒的洗涤过程一般可以表示如下2：洗涤后，再经过清水的冲洗并进行烘干，即可得到洗净绒。2.2洗剂的洗涤作用羊绒上的脂汗杂质除少数能用清水洗除外，大部分需要利用洗剂才能洗净。起初，肥皂是最常用的洗剂。随着有机合成工业的发展，已有多种合成洗涤剂用于洗绒，如阴离子表面活性剂烷基磺酸钠（601，M-50）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（

4、AES）,十二烷基硫酸钠(K12)、C12-13脂肪醇硫酸钠等；非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（如平平加OS-15）、烷基醇酰胺（6501）等。洗绒用洗剂必须具备以下几个方面的性质：（1）能有效降低水溶液的表面张力，即具有吸附润湿作用；（2）能使洗下的油垢尘杂稳定地悬浮于洗液中，即具有乳化分散作用；（3）能增加不溶于水的物质在洗液中的溶解度，即具有增溶作用；（4）易从被洗物上去掉，不损伤被洗物，不腐蚀设备。2.2.1羊绒的润湿洗涤过程的第一阶段先使溶液浸透羊绒，用洗液羊绒的界面代替空气羊绒的界面，这就是所说的润湿阶段。润湿是羊绒去污的先决条件。设有一根羊绒的表面上有一滴液滴，当处于平衡状态时

5、，自羊绒、液滴、空气液滴三相焦点处引切线，、分别代表羊绒与空气、羊绒与液体、液体与空气的表面张力或界面张力，FW与WA之间的夹角成为接触角，角的大小与羊绒、液体、空气三相间表面张力或界面张力的大小有关，关系式如式1所示。 即 式(1)由式（1）看出，当=0时，此时，液体可以铺在羊绒表面上，称为完全润湿；当=180时，此时，则液体收缩为球形，称为完全不润湿。在上述两种情况之间的称为有润湿。在洗绒过程中，洗液能否润湿羊绒，要看洗液对羊绒附着张力的大小，这个附着张力等于羊绒空气与羊绒洗液表面张力之差。附着张力增大，说明洗液能润湿羊绒。在水中加入表面活性剂，即使在低浓度下，也能大大的降低水的表面张力。

6、另外提高洗液的温度，能使位于液体表面的分子动能增加，有利于挣脱液体内部的吸引，表面张力也降低了。在洗绒时，洗液有一定的温度（45-50），又有洗涤剂的加入，导致洗液的表面张力下降，角降低，值增加。这样，污绒进入洗槽后，比较容易地被润湿。2.2.2油污的剥离与土杂的去除在羊绒润湿的同时，发生一些化学变化，羊绒上能溶解于水的物质即溶于水中。由于润湿的结果，羊绒发生膨胀（大约横向膨胀18-20%，长度方向膨胀1-2%），于是羊绒表面发生龟裂现象，洗液进入到污垢与羊绒连接的缝隙中，使原来平铺的油污层分裂。在图2中，代表羊绒，代表绒上的油脂，代表水，为油脂与羊绒的接触角，为水域羊绒的接触角。由图2的平衡

7、关系可得式（2）：即 式（2）绒纤维与油的界面张力；绒纤维与水的界面张力；水与油的界面张力 如果污绒在纯水中尚未被润湿，=180，如图2甲所示。由于洗液中有洗剂存在，洗剂分子吸附在绒液、油液界面上，形成洗剂分子膜，使、降低，洗液有代替油绒界面的趋势，使值增大，变小，如图2的乙和丙所示。污绒洗液中，由于洗液的表面张力降低，逐渐增大，逐渐缩小，导致油污对羊绒的附着张力减小。另外，羊绒在弱碱性溶液中带负电，而吸附在油污质点外的阴离子洗剂头端也带负电，由于同性相斥的原理，也有利于油污从羊绒表面的剥离。固体污物的剥离也是由于洗液的表面张力降低，大大降低了尘土与羊绒的粘附张力，并在机械或水流冲力的作用下，

8、使砂土比较容易地剥除下来。在洗液中，洗剂分子的疏水基吸附在固体粒子的表面，另一端亲水基则伸向水中，在固体粒子周围形成一层亲水性的吸附膜，洗剂分子的润湿力破坏了固体微粒之间的内聚力，因而洗剂分子渗入固体粒子的缝隙里，使聚集的粒子破坏成微小的质点并分散到洗液中。2.2.3 油污和尘土在洗液中的悬浮稳定乳化与分散作用羊绒上的油污和尘土被洗剂溶液从羊绒上剥离，并在机械作用下，被分散成很小的微粒。要使这些微粒不再聚合，防止再沾污羊绒，必须在微粒表面形成保护膜。洗剂溶液恰恰具有这种特性。在洗液中，洗剂分子憎水的一端吸附在油污及尘土质点的外面，形成一层洗剂分子的定向吸附层，从而降低了油污和洗液间的界面张力，

9、减低了油污在水中分散所需的功，再辅以机械作用，使油污分散成更小的质点悬浮于洗液中。由于洗液有一定浓度，所以吸附层表面膜有一定的牢度，而且吸附层中亲水端具有电离效应和水合作用，以使质点不易并合。质点的大小一般在0.1微米至几十微米左右，这样大大扩大了它们和水的接触面积，形成稳定的乳浊液和悬浊液，使油污和尘土质点稳定地悬浮在洗液中，而不会对羊绒再沾污。2.2.4 增溶作用在洗液中，表面活性剂除了以分子状态存在外，还有相当一部分分子，其憎水的一端彼此聚集在一起，形成了较大的凝聚体胶粒。油类物质是不溶于水的，但是在加入表面活性剂并达到临界胶束的浓度后，胶束能把油溶解在自己的憎水部分中。这种因胶束存在而

10、使物质在溶液中溶解度增加的现象，称之为增溶作用。增溶作用是洗涤活性物的特有性质，对于去除油脂污垢有着重要意义。许多不溶于水的物质，不论是液体或固体，都可以程度不等地溶解在洗剂溶液的胶束中。2.2.5 泡沫作用污绒在洗涤过程中大都产生大量泡沫。泡沫是空气分散在液体中的一种现象。当洗液受到搅动或其他作用时，空气进入洗液，这时洗剂分子憎水端指向空气，亲水端指向水，空气外面形成一层定向排列的吸附膜，从而形成气泡。泡沫的多少与去污力的大小完全是两回事，不能混为一谈。一般地说，低分子洗涤剂的泡沫性偏高，但其洗涤性能差。随着碳链的增长，泡沫性虽较差，但是洗涤性能好。非离子洗涤剂的泡沫少，却有很好地去污性能。

11、泡沫在洗涤中的作用主要是携污，泡沫的存在能一定程度地提高去污力。总之，洗涤是个非常复杂的物理、化学和机械作用过程，它是润湿、乳化、分散、增溶等基本性质的综合体现，是洗剂分子和胶束多种作用的结果。2.3 机械的作用洗绒过程的机械作用是保证洗绒质量的重要条件。机械作用有利于去除油污。另外，通过生产试验可知，洗剂的消耗与轧辊的速度有关，轧辊的速度越慢，洗剂的消耗量愈大。3 洗绒的影响因素3.1污绒的种类对洗绒质量的影响经过众多大生产试验可知，污绒的种类对洗绒质量有一定的影响。首先，原绒存放的时间过长，导致油脂氧化分解而很难洗除。其次，污绒的酸值和皂化值越大，愈好洗。污绒的碘值越大，越难洗。3.2洗绒

12、温度对洗绒质量的影响洗绒的温度对污绒的净洗度有着密切的关系。温度在洗绒中的作用主要有以下几个方面。（1）提高温度可加速羊毛脂的熔融，减少羊毛脂与绒纤维之间的亲和力，使其易于剥除。（2）温度高，能降低洗液表面张力，促进洗液向纤维内部和纤维之间浸透，使羊毛脂和土杂易于剥除。（3）温度高可促使化学反应快速进行，也就是使碱与羊毛脂中可皂化物质的皂化反应进行的更快，有利于乳化，并促进土杂的脱离和悬浮。（4）温度高可使洗剂的洗涤效果更好；或在达到同样洗涤效果时，升高温度，洗剂的浓度可以降低。但是，温度过高，尤其在弱碱性介质中，羊绒易受损伤，使二硫键断裂，影响羊绒强力。另外，温度过高，羊绒易于毡缩，油粒易因

13、撞击而聚集。3.3 助洗剂对洗绒质量的影响在洗绒时，目前常用的助洗剂有三聚磷酸钠、碳酸钠、硫酸钠等。三聚磷酸钠与金属离子有较强的螯合能力，能将不溶解的多价金属阳离子（如钙、镁离子）络合后变成可溶性的复合离子，其反应式为:所以它有软化硬水的作用。羊绒在硬水中洗涤时不致生成不溶性的钙镁盐沉淀。另外，对于铁、铜、锰等同样有螯合作用，可以提高洗净绒的白度。但是该助剂的大量使用会出现“富营养化”现象，于是，美国、欧洲等一些经济发达国家和地区相继颁布法律在洗涤剂生产中限磷、禁磷3-4。在洗绒过程中，纯碱是很重要的助剂。它可以中和羊绒脂中的脂肪酸，生成的肥皂可以降低水的表面张力，同时也参加洗涤。碱的化学反应

14、可以进入到油脂内部，对洗除油污起很大作用，另外纯碱还可以软化水。但是，羊绒对碱比较敏感，过高的碱浓度会大大降低羊绒的强力。所以，在采用碱性洗绒时，一定要注意碱的浓度，一般保持在pH9.5左右。为了防止碱对羊绒的损伤，国内外都在研究中性洗绒。中性洗绒的助剂主要是硫酸钠和氯化钠。该助剂的加入有利于洗液中油污质点的悬浮和稳定，增强了洗液的携污力，防止污垢对羊绒的再沾污，另外该助剂加入以后，还可以增加洗涤的持续性。3.4洗绒设备对洗净绒质量的影响 污绒在进入洗液之前，开松机去杂是洗绒的第一道重要环节，开松去杂不好就洗不好，洗不好就给下道工序增加难度。随着行业对洗绒的认识不断提高，各厂家对开松机的改造也

15、不尽相同，原有的开松设备都应加以改进。例如，开松机的转数、速比、喂入毛帘和喂入罗拉的转数压力以及漏底的形式、尘棒截面、形状直径和宽度等。污绒浸入洗液后，羊绒纤维上的油脂将收缩成小球，这些小球可以依靠搅动或轧辊处产生的穿过纤维间的液流可以除去。轧辊速度太慢，不易冲出油脂；轧辊速度过快又会影响压水效果，轧辊压力太小不能发挥压水效果，压力太大会引起羊绒毡并，一般轧辊速度掌握在6-8r/min,第一槽压力29.4-39.2KN，二、三槽压力39.2-45.2KN，四槽可轻，五槽压力45.2-68.6KN。另外，洗毛耙的速度可代表羊绒通过洗液时的速度，洗毛耙的速度高，则羊绒通过洗液的速度快，即浸渍时间短

16、，这将影响油污微粒的形成和去除。若洗绒速度快，羊绒与洗液的相对运动增加，还会造成羊绒的毡并，洗毛耙速度过慢也会造成毡并，且洗出的羊绒色泽偏暗，因为洗毛耙低速缓缓推动羊绒时，羊绒易沉于槽底，槽底的羊绒被洗毛耙推着前进，造成毡并，且槽底的羊绒要积累到一定量才能被耙拖走，这期间砂土沉积，羊绒受到污染而发暗。通过实践，洗毛耙速度以10-12次/min左右为好。4洗绒方法及其使用的洗涤剂在毛纺织工业中，典型的洗绒方法是乳化水洗法。它是通过表面活性剂和无机盐的作用，使羊毛脂乳化而从纤维上分离下来，达到除脂的目的。典型的洗绒工艺有弱碱性洗绒(皂碱洗绒和合成洗涤剂加纯碱洗绒)、酸性洗绒、铵碱洗绒和中性洗绒等数

17、种。4.1碱性洗绒法所谓碱性洗绒是指羊绒在pH值8.59.5的洗液中进行洗涤。羊绒含油脂量高的适用于碱性洗绒法。利用羊毛脂中的脂肪酸与碱发生皂化反应，生成羊毛脂皂起到助洗作用。皂碱洗绒是沿用较久的一种碱性洗绒方法，肥皂不耐硬水，因硬水中含有钙、镁离子，易与肥皂作用生成不溶于水的钙皂、镁皂，这些钙皂、镁皂易粘附在羊绒上，因而影响到洗净绒的手感、颜色和光泽，最终影响纺纱性能和染色质量。同时，由于肥皂易在水中产生水解作用，从而降低了肥皂溶液的洗涤作用。当溶液中的脂肪酸含量很高时，会生成酸性皂。这种酸性皂是不易溶解的，如粘附在羊绒上，将会影响到羊绒手感，最终影响到绒织物的质量。随着合成洗涤剂工业的发展

18、，出现了一批可代替肥皂的合成洗涤剂用于洗绒。因此，目前已形成了合成洗涤剂加碱的碱性洗绒方法，即采用脂肪醇聚氧乙烯(7、9)醚、十二烷醇聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂加碳酸钠。碱性洗绒的洗液温度不得超过60。洗涤时合成洗涤剂对钙、镁离子具有良好的耐受性，不会形成沉淀，而且洗净绒的可纺性、抗静电性和吸水性都比较好。因此，碱性洗绒法在生产中使用得比较普遍。4.2酸性洗绒法酸性洗绒法适用于羊绒油脂含量低、土杂含量高，加上羊绒本身的弹性和强度比较差，如采用一般的皂碱法洗绒，容易使洗净绒发黄、毡并、色泽灰暗。由于该类羊绒所含土杂大多为碱性，故在洗绒液槽中随着土杂的积累越来越多，其洗液的碱性也将逐渐加强。为了

19、避免损伤羊绒，常在洗槽中加入适量的乙酸进行中和，以阻止洗液的碱性进一步加强，维持洗液中一定的pH值，故改称为酸性洗绒法。它可以清除碱性杂质的碱性影响，保护羊绒纤维原有的弹性和强度，并可降低毡化缩绒的程度。在酸溶液中添加一些表面活性剂形成酸性洗绒剂，可以使洗液很快地扩散到纤维的内部，提高润湿乳化效果，并能使纤维在洗液中膨化，改善鳞片开张角的均匀性，从而使羊绒容易洗净，而且羊绒光泽好。常用的表面活性剂有非离子表面活性剂(如月桂醇聚氧乙烯醚)、阴离子表面活性剂(如烷基磺酸钠)、烷基苯磺酸钠等。4.3铵碱洗绒法在洗涤油脂含量低、土杂含量高的羊绒时，将硫酸铵代替纯碱加入后一个洗绒加料作用槽中，与由前一个

20、洗绒槽输入的羊绒上残留的纯碱发生复分解反应。反应后生成的硫酸钠(元明粉)可以促进洗剂的洗涤作用，生成的氨水可以去除羊绒上的皂化物，而生成的二氧化碳则可以起到松散羊绒、除去草屑等机械杂质的化学搅拌作用，从而达到洗净羊绒的作用。4.4中性洗绒法对于油脂含量低、土杂含量高的羊绒，由于洗绒液已呈碱性，因此可以不加入纯碱、食盐或元明粉，只使用合成洗涤剂进行洗绒，这样不仅不会损伤羊绒，而且还可以增强洗涤效果。在洗绒时，应掌握洗液的pH值为67，洗液的温度可适当提高到5060C。中性洗绒的洗净绒比碱性洗绒法的洗净绒柔软、洁白和松散，即使储存日久也不易泛黄，而且洗净绒在梳绒机上梳理时的损伤也较少，是洗绒中的新

21、工艺5。在中性洗绒中，常用的洗绒剂有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、对甲氧基脂肪胺苯磺酸钠、雷米邦A等阴离子表面活性剂。其中，雷米邦A的去污效果较差，烷基苯磺酸钠的洗净绒手感较干糙，而烷基磺酸钠或对甲氧基脂肪胺苯磺酸钠的洗绒效果最好。为了提高洗涤效果，可加入氧化钠、硫酸钠、多偏磷酸钠等增效剂。非离子表面活性剂的中性洗液具有较强的去污能力，特别适合于用作中性洗绒剂，常用的有十二烷醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂。这类洗净剂一般不为羊绒所吸收，而且洗剂的用量较少，但对改善洗净绒的手感没有阴离子洗涤剂效果好。在上述四种洗绒方法中，后三种方法适合于油脂含量低、土杂含量高的羊绒洗涤，而在工业上

22、应用较多的是铵碱洗绒法和中性洗绒法。5洗绒工艺的确定洗净绒市毛纺产品的基础。洗净绒质量的好坏，直接关系到后部加工能否顺利进行以及产品质量的好坏。因此，在洗绒过程中，一定要保持羊绒固有的弹性、强度、吸色力等特性。洗后的羊绒要保持洁白、松散、不毡并、柔软等。要达到这个目的，就必须制定出合理的洗绒工艺。洗绒工艺应考虑的问题是槽数、洗剂和助剂的浓度、温度等。5.1洗毛机槽数及选用洗毛机的槽数随所洗的污绒的品质、含脂汗和土杂的量及性质而定，一般由3-5槽组成。对含脂多的污绒多用4-5槽，对含脂汗及土杂较少的污绒可采用3-4槽。 在五槽洗毛机上，一般第一槽不加洗剂称为浸渍槽，该槽主要除去大量的土砂、羊汗以

23、及能与羊汗化合成钾皂的部分油脂。第一槽如温度合适，水流量大，可以除去25%以上的油脂和70%的土砂。第一槽作用发挥的好，可减轻第二、三槽的负担，也可节约洗剂，提高洗绒质量。第二、三槽为洗涤槽，主要是除去羊毛脂中的容易皂化的物质。经过第二槽洗涤，油脂能除去2/3左右。第三槽主要除去不易皂化的油脂，该槽的洗涤作用主要靠物理作用，而化学变化仅是少量的。通过第三槽的洗涤，羊绒油脂的含量已达到要求。第四、五槽为冲洗草，将吸附在羊绒上的洗剂、助剂及沾附的土杂洗除，因此这两槽应用活水，以提高冲洗效果。6结束语为了提高洗绒质量，合理地选用优质合成洗涤剂和助剂是非常重要的，应尽量采用洗涤效果好的洗绒方法和工艺参

24、数。采用水洗羊绒应研究开发新工艺，少用水、洗涤剂和助剂，降低能耗，减少环境污染。积极开发新型的高效洗涤剂，改善洗绒质量，同时应对溶剂洗绒法进一步进行研究，使其能适应小规模的生产，降低投资和成本。参考文献1王蕾.高级羊绒净洗剂的研制J.宁夏石油化工.2004,(4):11-13.2王兰洁,罗丽华.衣用洗涤剂发展动态J.化工科技市场.2006,29(8):11-13.3吴允炎.洗涤剂工业的热点问题J.日用化学品科学.2001,24(6):26126.4萧安民.液体洗涤剂的历史回顾和最新进展J.日用化学品工业.1999(3):l822.5刘程,张万福,陈长明,等.表面活性剂应用手册（第二版）M.化学工业出版社.1995:498-500.