磺化蓖麻油應用于無煮繭自動繅絲工藝的研究

肖海波，李軍生，閻柳娟，黃國霞，鄧 塔，韋德科，徐立勤

(1.廣西工學院生物與化學工程系，廣西柳州545006;2.廣西金鼎制絲有限責任公司，廣西柳州545006)

通過使用恰當的化學試劑來改善繅絲成績，一直是國內外繅絲行業普遍關注和研究的熱點問題。多年來，日本使用化學助劑提高煮繭效果，改善了生絲品質［1］。近年來，廣西桑蠶業迅速發展，但由于廣西繭質先天不足、加工技術不成熟及加工基礎薄弱，廣西生絲一直以中低檔形象出現在國內市場，市場競爭力弱［2-4］。為了提高生絲生品質，許多廣西生絲生產廠家，采取了無煮繭自動繅絲工藝、輔助添加化學助劑等措施。就目前的使用情況來看，國內現有的煮繭助劑由于自身的局限性或對廣西蠶繭的作用效果不明顯，均未得到廣泛推廣。磺化蓖麻油是蓖麻油經硫酸磺化、中和等工序后得到的產物，是一種優良的陰離子表面活性劑。由于磺化蓖麻油具有良好的柔軟性、平滑性和潤濕浸透性，在真絲針織工藝中常用作生絲浸泡劑和拖油劑，以改善生絲的可織性［5］;由于具有良好的滲透性、柔軟光滑性和抗靜電性能，國內的一些繅絲廠家常在真空給濕過程中加入磺化蓖麻油，以提高生絲的平滑性和柔軟性，防止絲條間的膠著，減少復搖切斷，防止產生脆弱絲［6-7］。此外，磺化蓖麻油還具有較強的耐堿、耐高溫和較好的滲透、分散和凈洗能力，將其加入到亞麻織物蒸煮過程中，可協同堿液除去非纖維類物質，以提高織物的加工性能，是一種高效的亞麻織物的煮練助劑。雖然磺化蓖麻油在紡織印染行業早已有著較為廣泛的應用［8］，但其在煮繭助劑領域的應用卻鮮有報道。本試驗將磺化蓖麻油應用到無煮繭自動繅絲工藝當中，通過實繅試驗探究其對繅絲成績的影響，以期能為無煮繭自動繅絲工藝的改良提供參考。

1 試驗

1.1 試驗材料及設備

采用同一莊口、同一批次的宜州春繭和夏繭為試驗原料(廣西金鼎制絲有限責任公司)，原料繭繭質見表1。磺化蓖麻油主要的性能技術指標:外觀為紅棕色透明液體，不皂化物含量≤3%，磺化基≥4%，總堿度≤60 mgKOH/g，pH值7～7.5，在水溶液中的溶解性和穩定性較好。主要試驗設備為華龍2000型自動繅絲機(杭州華龍紡織機械有限公司)。

表1 生產莊口原料繭繭質Tab.1 Quality of raw material cocoon produced for sales

1.2 試驗方法

實繅試驗是在同一工廠、針對同一莊口的原料繭進行，并對同一機臺、同一擋車工的繅絲成績進行監測，生絲規格均為 22.2/24.4 dtex(設計纖度22.9 dtex)。在多次前期試驗的基礎上，最終確定工藝流程:剝繭→選繭→混莊→高溫觸蒸→觸蒸平衡→真空滲透→自動繅絲(加入磺化蓖麻油)→絲小負壓給濕平衡→復搖→整理→打包入庫。磺化蓖麻油使用方案:用自制滴加裝置(類似吊瓶)將質量分數為60%的磺化蓖麻油以25滴/min的速度同時滴加到自動繅絲機的左右兩個車頭的高溫索緒鍋里。

1.2.1 磺化蓖麻油質量分數控制

磺化蓖麻油的質量分數應控制在30%～60%為宜，隨著磺化蓖麻油的質量分數的增加(減小)，應相應的減小(增加)滴速。磺化蓖麻油的質量分數不宜過低，過低則起不到促進絲膠快速膨潤、溶解的作用，對索緒煮繭效果沒有太大改善;質量分數也不宜過高，越高，其黏度越大、溶解速率越慢，導致滴速難以控制或使絲膠溶失量過多，降低繅折，甚至造成繭層崩潰，影響繅絲成績。

1.2.2 工藝參數

磺化蓖麻油具有優良的滲透性能和表面活性，在與熱和水的共同作用下，能夠降低煮繭湯的表面張力，使水快速滲透繭層，使繭層受熱均勻，促進絲膠的膨潤和溶解，利于蠶繭達到適熟狀態。故加入磺化蓖麻油后，自動繅絲機的車頭蒸汽壓力應下調0.04～0.06 MPa，索緒鍋內溫度降低4～6℃;由于解舒的提高、萬米吊糙次數的減少，可以適當減少繅絲湯溫的溫度，以防止繅折增大。其具體的高溫觸蒸工藝參數、真空滲透工藝參數和自繅工藝參數如表2、表3所示。

表2 高溫觸蒸和真空滲透工藝參數Tab.2 High-temperature steaming and vacuum infiltration process parameters

表3 自繅工藝參數Tab.3 Automatic reeling process parameters

2 結果與分析

2.1 生產數據對比

按照1.2的實施方案和工藝條件，磺化蓖麻油助劑添加前后的實繅數據見表4。

表4 磺化蓖麻油助劑加入前后生產數據對比Tab.4 Comparison of production data before and after adding sulfonated castor oil additive

由于無煮繭繅絲工藝具有節省蒸汽、減少勞動力使用成本、降低生絲生產單位成本的顯著特點，繅絲行業從來沒有放棄過對無煮繭繅絲工藝的探究，這已有許多相關的研究被報道。呂小林［9］進行了無煮繭自動繅絲新工藝與傳統工藝實繅對比試驗，認為無煮繭自動繅絲新工藝能夠降低萬米吊糙次數，提高生絲潔凈成績，降低解舒光折和生絲生產單位成本，但是其卻不適用于解舒率較低的原料繭。黃繼偉等［10］對有無煮繭工序的自動繅絲成績進行了對比，認為煮繭工藝的繅絲要比無煮繭的繅絲好，主要原因在于無煮繭工藝的蠶繭經過滲透后直接用于繅絲，沒有經過蒸煮、調整和出口保護幾個階段，僅僅依靠索緒鍋內相對較高溫度的水在短時間內絲膠完成溶解和膨潤，不利于均勻煮熟，從而不利于生絲綜合等級的提高。而本試驗在自動繅絲機的高溫索緒鍋里加入磺化蓖麻油，在水與熱的協同作用下，其能快速滲透到繭層的內部，促進絲膠的充分膨潤和溶解，且附著在繭層表面形成一種薄油膜，防止繭層外層崩潰，可以達到快速煮熟的目的。

由宜州春繭01、宜州夏繭01和宜州夏繭02的實繅成績對比可知，加入磺化蓖麻油助劑的無煮繭自動繅絲工藝解舒提高4% ～8%，萬米吊糙次數平均減少1.7次，臺時產量平均增加12 g，最大偏差平均減小0.59 dtex，均方差平均減小 0.1，清潔和潔凈成績均得到提高，綜合生絲等級平均提高0.64 A，生絲等級均由3 A提高到了4 A。由宜州夏繭01、宜州夏繭02、宜州夏繭03的繅絲成績對比可知，磺化蓖麻油對繭質越好的原料繭作用效果越不明顯，對解舒差、抗煮能力較強的原料繭使用效果更佳。宜州春繭02繭質較好，解舒率高于70%，磺化蓖麻油會造成絲膠溶失量較大，繭子偏熟甚至造成繭層崩潰，繅折增加，繅絲成績很不理想。

2.2 解舒率、萬米吊糙

磺化蓖麻油是一種優良的表面活性劑，具有較強的乳化能力和滲透力，能夠降低索緒湯液的表面張力，增加水的潤濕性能，助劑快速滲透到蠶繭內部，促進蠶繭中內層絲膠的溶解，從而減弱繭層絲條之間的膠著力，當膠著力小于絲素強力時，繭絲就能夠順利地、連續不斷地離解，從而使解舒率得到較大程度的提高。無煮繭繅絲工藝，經過真空滲透的蠶繭只有依靠高溫索緒鍋內相對較高的溫度，來達到煮熟狀態，但均勻煮熟效果不是很好，所以中內層落緒較多，環颣較多，萬米吊糙次數多。

2.3 運轉車速和臺時產量

運轉車速是觀察煮熟繭質量的重要參數，反映的是操作工對故障處理能力的大小，即某一時刻車面運轉小的比例，一般來說，萬米颣吊多則運轉率低，反之運轉率高。磺化蓖麻油助劑的加入，能夠提高自動繅絲工藝的“車頭三率”，蠶繭易于達到適熟狀態，減少回索繭和潰爛繭的數量和回索次數，使絲故障減少，萬米吊糙次數減少，可以開大車速，不僅提高了擋車工的生產效率，也增加了自動繅絲機的臺時產量。

2.4 均方差和最大偏差

影響自動繅均方差的因素有多個，其中包括緒內均方差、緒間均方差，組間均方差等。緒內均方差不僅與使添多添少有關，還與緒內細限纖度給定值的穩定性和一致性有關。加入磺化蓖麻油后，由于能夠促進絲素表面的絲膠膨潤并均勻化，使繭絲纖度大小相對偏差較小，生絲纖度大小均一性強，與計算中心纖度的相差較小，使生絲均方差減小。另外，磺化蓖麻油使繭層容易達到適熟狀態，使得蠶繭的有緒率提高，機械添緒過程中，失添或空添的次數減少，利于保證生絲纖度的一致性，使均方差和最大偏差均減小。

2.5 清潔和潔凈

通過合理的真空觸蒸工藝，干繭在濕熱的作用下，絲膠和絲素產生一定的膨潤，絲膠膠著力減弱，經過一段時間的還性平衡，繭層絲膠間的膠著點重新凝固，使絲膠膠著力趨于均勻，可為均勻煮熟創造條件。另外，磺化蓖麻油具有優良的滲透性能，使中內層絲膠充分膨潤軟化，膠著點得到離解，減少“8”形或“S”形環颣，吊糙次數減少，中心粒數符合率高，清潔和潔凈成績得到提高。

3 結論

1)通過與無煮繭自動繅絲工藝的對比試驗分析可知，加入磺化蓖麻油，能夠起到提高解舒率、增加臺產，提升車速、提高清潔和潔凈、降低萬米吊糙和減小均方差、最大偏差的良好效果，平均提高生絲綜合等級 0.64 A。

2)磺化蓖麻油無煮繭自動繅絲工藝繼承了無煮繭自動繅絲工藝的全部優點，克服了無煮繭工藝對解舒成績較差的原料繭不宜使用的不足，對于解舒率高于70%的原料繭，用無煮繭工藝直接繅絲即可。

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