小繅絲上油紅外干燥裝置及其工藝研究

葉艷麗, 黃思思, 江文斌,, 呂汪洋, 謝乃鈞

(1.浙江理工大學 紡織科學與工程學院(國際絲綢學院),杭州 310018; 2.紡織纖維材料與加工技術國家地方聯合工程實驗室,杭州 310018;3.廣西靖西鑫晟繭絲綢科技有限公司,廣西 百色 533826)

絲膠的存在使絲條的柔軟度下降,纖維表面的摩擦阻力增加[3],導致在絡筒、織造等加工工序中易產生斷頭。為了滿足生產要求,通常在織造之前,需要利用助劑對絞裝生絲進行泡絲處理,軟化絲膠,以改善其柔軟爽滑的手感、提高絲織性能[4-5]。

圖1 上油裝置結構示意Fig.1 Structure diagram of oiling device

圖2 紅外干燥裝置結構Fig.2 Structure of infrared drying device

2.1 試樣制備

2.1.1 紅外干燥裝置實驗樣絲制備

2.1.2 繅絲上油裝置實驗樣絲制備

2.2 實驗方法

本實驗中均采用單因素的實驗方法,并通過單因素方差分析和獨立樣本t檢驗,分析繅絲紅外干燥裝置的紅外燈管分布狀態、紅外干燥設定溫度和繅絲上油裝置的滾筒轉向、轉速的各項技術參數對絲條的顯著性影響,確定最佳的工藝參數。然后將該裝置最佳工藝條件下制得的筒裝絲與傳統工藝制得的筒裝絲進行性能對比,同時通過獨立樣本t檢驗,驗證其用于縮短制絲流程的可行性。

2.2.1 紅外干燥裝置實驗

圖3 紅外加熱管不同分布狀態Fig.3 Distribution of different positions of infrared heating tubes

2.2.2 繅絲上油裝置實驗

2.3 生絲性能測試與結構表征

(1)

式中:W為回潮率,%;G為含水試樣質量,g;G0為干燥試樣質量,g。

2.3.2 生絲力學性能測試

將試樣在溫度為(20±2) ℃、濕度為(60±5)%的恒溫恒濕平衡箱中平衡12 h以上,按照GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》,采用XL-2型自動紗線強度拉伸張力測試儀(常州紡織儀器廠)對生絲的斷裂強度、斷裂伸長率進行測試。測試條件:夾距500 mm,拉伸速度500 mm/min,預加生絲張力(0.05±0.01) cN/dtex,有效拉伸試樣30個,取平均值。

2.3.3 生絲抱合性能測試

將試樣在溫度為(20±2) ℃、濕度為(60±5)%的恒溫恒濕平衡箱中平衡12 h以上,按照GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》,采用Y731D型抱合機(常州紡織儀器廠)對生絲的抱合性能進行檢測。在摩擦速度130次/min的條件下摩擦絲條,直至絲條出現6 mm及以上的開裂,記錄摩擦次數,有效試樣20個,取平均值。

2.3.4 生絲表面形態觀察

取一段生絲用導電膠固定在樣品臺上,鍍金處理后采用ULTRA55型掃描電子顯微鏡(德國蔡司公司),在加速電壓3 kV、放大倍數1 000倍的條件下進行生絲表面形態的觀察。

3.1 紅外干燥裝置工藝參數確定

3.1.1 紅外燈管分布狀態的確定

圖4 紅外燈管分布狀態對絲片回潮率的影響Fig.4 Effects of the different positions of infrared lamp tubeson the moisture regain rate of raw silk

3.1.2 紅外干燥設定溫度的確定

圖5 紅外干燥溫度對絲片回潮率的影響Fig.5 Effects of infrared drying temperature on themoisture regain rate of raw silk

3.2 繅絲上油裝置工藝參數確定

3.2.1 繅絲上油滾筒轉向的確定

表1 上油滾筒轉向對生絲物理性能的影響Tab.1 Effects of oiling roller steering on physicalproperties of raw silk

3.2.2 繅絲上油滾筒轉速的確定

圖6 上油滾筒轉速對絡絲斷頭的影響Fig.6 Effects of oiling roller speed on raw silk fracture

表2 上油滾筒轉速對生絲力學性能的影響Tab.2 Effects of oiling roller speed on mechanicalproperties of raw silk

抱合是評價生絲內繭絲與繭絲之間黏附能力強弱的一個重要指標,是生絲檢驗中重要的輔助檢驗項目之一,抱合成績的好壞會直接影響生絲的織造生產[17]。生絲的抱合性能通常通過生絲在摩擦過程中出現一定區域的絲條開裂時的摩擦次數進行表征,摩擦次數高代表構成生絲的各繭絲之間黏合緊密,在加工織造的過程中不易分裂,次數低則反之[18]。圖7為上油滾筒轉速對成筒生絲抱合性能的影響,通過分析可知生絲的抱合性能在不同的上油滾筒轉速作用下有顯著差異。當上油滾筒轉速為5 r/min時,生絲的抱合性相對較小,在此速度下,助劑沒有充分地與絲條內部接觸,絲條內部抱合不緊密,當受到外力摩擦時容易發生分裂[19],這與生絲斷裂強度的結果一致。當上油滾筒轉速為15 r/min時,生絲的抱合性能較好。

圖7 上油滾筒轉速對成筒生絲抱合性能的影響Fig.7 Effects of oiling roller speed on cohesive performance of raw silk

3.3 本研究確選的最優工藝參數對生絲性能的影響

3.3.1 本研究確選的最優工藝參數對筒裝絲物理性能的影響

表3 不同工藝對筒裝絲物理性能的影響Tab.3 Effects of different processes on the physicalproperties of tube-spun silk

3.3.2 本研究確選的最優工藝對筒裝絲表面形態的影響

為研究繅絲上油紅外干燥裝置對筒裝絲的表面形貌的影響,采用掃描電子顯微鏡對兩種不同制絲工藝所得筒裝絲進行表面觀察。由圖8可見,在繅絲上油紅外干燥裝置的最佳技術參數下和傳統工藝所得的兩種筒裝絲的表面形態基本相同,縱向比較平整,原纖束排列規則并由絲膠黏著在一起,沒有明顯差異。這是因為絲條經過該裝置上油能使其表面附著助劑,形成薄膜,且絲膠得到一定的膨潤,改善生絲的手感。傳統工藝制得的生絲也需經過助劑浸泡加工,使水分和助劑滲入絲膠內部,改善生絲的柔軟性。因此,兩種方法制得的筒子絲表觀形態沒有明顯的差異。

圖8 生絲表觀形貌Fig.8 Appearance morphology of raw silk

4 結 論

致謝:本研究由財政部和農業農村部“國家現代農業產業技術體系基金”資助。

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