生絲拉伸強力與其回潮率的相關性分析

黃繼偉 楊鵬民 蓋國平 林祥 李艷 陳興燦

摘要： 結合生絲生產工藝及原料特性，分析了生絲拉伸強力的外在影響因素。通過觀察同批生絲不同拉伸伸長率下，樣品絲條脫膠前后微觀結構變化和不同拉伸伸長率的樣品絲條脫膠后結晶度變化，分析了生絲拉伸試驗機理;文章根據同批生絲不同回潮率下，樣品的拉伸強力變化情況，建立了生絲回潮率與拉伸斷裂伸長率和斷裂強度的回歸方程。為進一步驗證回潮率與拉伸強力的相關性，文章隨機抽取701批廣西生絲，分析了批量生絲的回潮率與拉伸強力的線性相關性，并分別分析了543批干繭生絲和158批鮮繭生絲的回潮率與拉伸強力相關性的差異。結果表明，生絲回潮率與斷裂強度之間存在極強的負相關關系、生絲回潮率與斷裂伸長率之間存在極強的正相關關系。

關鍵詞： 生絲;斷裂強度;斷裂伸長率;斷裂強力;回潮率;回歸方程

中圖分類號： TS102.33

文獻標志碼： A

文章編號： 1001-7003（2023）04-0010-08

引用頁碼：

041102

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2023.04.002（篇序）

生絲是一種優良的紡織原料，深受廣大消費者的信賴。近年來，隨著高速織機的快速發展，如劍桿織機的織綢投緯速度可超過1 000 m/min，對于單經單緯的輕薄絲織物，生絲纖維強力將直接影響絲綢織造的生產效率［1］。為解決此問題，科研工作者及各生產廠家都致力于研究如何減少生絲斷頭與提升生絲的拉伸強力性能。影響生絲拉伸強力性能影響因素有多種，如生絲抱合、生絲平均纖度、蠶繭的解舒率、絲膠溶失率等。研究發現，生絲斷裂強度與生絲抱合性能密切相關，若生絲抱合性能較差，在織造過程中容易發生繭絲分裂、起毛、繭絲受力不勻，從而產生生絲切斷等情況［2］，影響生絲拉伸斷裂強度。研究發現，可在煮繭、繅絲張力及復搖等工序優化生絲抱合性能，從而提高生絲強力性能［3-4］。此外，生絲回潮率與其拉伸強力性能高度相關，合理調節生絲的回潮率能有效保持和改善生絲的拉伸強力性能。研究發現通過控制生絲回潮率，可有效減少生絲的織造斷頭發生次數［5］，從而提升織造的效率及絲綢的質量。

以上研究主要集中在如何提高生絲的拉伸強力性能或減少切斷，本文將研究如何通過檢測準確反映生絲的強伸力性能。現行生絲強力測試方法為復絲強力測試法，復絲強力試驗是同時拉伸一束生絲，以期被拉伸絲束中每根生絲同時均勻受力，從而導致絲束的脆弱點最先發生斷裂，然后次脆弱點依次發生斷裂，以最大力為復絲強力的測試結果。然而，研究發現［6-7］復絲強力存在2個缺陷：一是拉伸速度較慢，不能準確反映生絲高速織造（1 000 m/min）的拉伸性能;二是復絲測試過程難于保證絲束中每根生絲同時均勻受力。筆者在日常生絲檢測中也會發現：部分生絲的復絲強力性能符合標準要求，然后切斷檢驗質量較差，或者搖黑板切斷較多。

依據國家標準GB/T 1797—2008《生絲》，生絲拉伸強力性能檢測前，需要在恒溫恒濕環境中調濕平衡12 h以上。陳玉梅等［8］研究發現：烘干生絲在GB/T 1797—2008《生絲》規定恒溫恒濕環境中，吸濕平衡50 min后的回潮率約為9%，潤濕生絲在GB/T 1797—2008規定的恒溫恒濕環境達到放濕度平衡需要500 min以上的時長。筆者研究發現，不同回潮率的生絲樣品，在相同條件下調濕平衡后，樣品的回潮率會有一定差異，此差異將影響生絲拉伸強力檢驗結果的準確度。棉紡及化纖行業已有學者［9-11］總結出回潮率與拉伸強力性能的經驗公式或修正系數，但是生絲拉伸強力性能與其回潮率的變化規律及經驗方程尚未有人提出。為此，本文通過對同批生絲進行不同回潮率時復絲拉伸試驗，以及批量生絲的隨機回潮率時的復絲拉伸試驗，探討了生絲拉伸強力性能與其回潮率的經驗方程。

1 生絲拉伸強力試驗影響因素分析

影響生絲拉伸強力試驗測試結果的外在因素有環境溫濕度、設備準確度、取樣代表性、檢驗員操作規范性等。影響生絲拉伸強力性能的內在因素包括：蠶繭質量、生絲纖度變化、生絲清潔糙疵形成的脆弱點等。

1.1 纖度變化

根據筆者近年完成的生絲拉伸強力測試結果，統計發現：生絲44.44/48.89 dtex（40/44 D）的復絲強度測試結果大于生絲30.00/32.22 dtex（27/29 D），生絲30.00/32.22 dtex（27/29 D）的復絲強度測試結果大于22.22/24.44 dtex（20/22 D）。說明生絲的平均纖度越粗，平均斷裂強度趨向越大。

假設某批生絲中心纖度為23.33 dtex（21.00 D），纖度偏差為1.50 dtex（1.35 D），最大偏差為4.33 dtex（3.90 D）。每絞纖度檢驗的樣絲回數是100回，每絞強力測試的樣絲回數是400回，生絲標準修訂小組［12-14］研究發現纖度偏差測試中，樣絲由400回改為100回，纖度偏差變為原來的約1.4倍，最大偏差無明顯變化。依據此理論，該批生絲的強力檢驗樣絲的纖度偏差為1.07 dtex（0.96 D），即纖度偏差變化對生絲強力的影響約為4.57%，影響不明顯。然而，假設強力檢驗中遇到野纖，野纖樣絲的纖度為16.67 dtex（15.0 D）或30.00 dtex（27.0 D），野纖對強力的影響為±28.47%。為消除野纖對生絲強力的影響，生絲復絲強力測試過程應設置強力極差值限制，必要時舍去部分離群異常值。

1.2 蠶繭解舒率

生絲一般由7～9根繭絲通過其外層絲膠黏合而成?？壗z過程會產生繭絲落緒，進而產生絲條細節，形成強力脆弱點。假設生絲由8根繭絲組成，1絞復絲強力測試的樣品長度為450 m，廣西蠶繭的解舒絲長為625 m，8根繭絲的總長度為3 600 m。假設繅絲設備運轉正常，每絞生絲落細的概率約為6次。以極端假設為例，6次落緒變細片段均處于復絲強力樣品測試區，因蠶繭解舒率對1絞生絲的影響約為0.19%?？梢?，蠶繭解舒率度對拉伸強力影響可以忽略。

1.3 繅絲絲膠溶失率

生絲由絲膠包裹絲素組成，繭絲中絲膠含量為20%～30%，絲膠蛋白主要由側鏈較長的氨基酸組成。如精氨酸、賴氨酸、谷氨酸、色氨酸、酪氨酸等，大分子構象主要為無規卷曲，分子空間結構松散、無序，含有β折疊結構存在，但無α螺旋結構。絲素占繭絲纖維總量的70%～80%，其蛋白鏈以側鏈較短的氨基為主，主要由乙氨酸、丙氨酸、絲氨酸、脯氨酸、酪氨酸等，大分子構象存在結晶區和非結晶區，形成一種堅韌而有彈性的蛋白質。絲素和絲膠共同組成高分子材料的黏彈性模型，生絲拉伸強力試驗中絲膠起到黏性模型作用，可有效提高生絲伸長性能，絲素起到彈性模型作用，主導生絲的拉伸強力性能。生絲微脫膠研究［15］發現，生絲絲膠微小損失后，生絲伸長率會明顯下降，而生絲強力減少不明顯。繅絲生產過程，繭絲經過蠶繭烘干、高溫煮繭、小真空滲透、復搖烘干、繅絲和復搖等外界作用，蠶絲蛋白大分子會發生局部重構現象，直接影響生絲的拉伸強力性能。

1.4 清潔糙疵

盧霞［16］拍攝了生絲清潔糙疵（颣節）外觀形狀放大圖片，發現大小糙、螺旋、黏附糙均為繭絲未徹底解離的環颣形成，即繅絲過程繭絲的解離力大于繅絲張力。環颣與裂絲又均為繭絲未伸展，未平行于繭絲長度方向，生絲受力拉伸時，會存在生絲環颣的解離力是否大于繭絲的拉斷力。當繭絲的解離力小于繭絲的拉斷力時，在拉伸過程中環颣將受力打開形成環裂，而形成環裂的繭絲初期將不受力，或者其他繭絲斷裂前不受力。如一批的清潔成績是96.5分，做以下極端假設：40 000 m（黑板檢驗樣本量）內共有35個糙次，則1絞強力檢驗樣絲450 m內平均約有4個糙疵，假設4個糙疵均位于生絲的強力拉伸部位，則糙疵對生絲強力的影響約為0.125%。

2 試 驗

2.1 材料與儀器

干繭生絲規格22.22/24.44 dtex（廣西恒業絲綢集團有限公司）;廣西不同廠家生產的701批生絲，其中干繭生絲543批次，鮮繭生絲158批次，規格22.22/24.44 dtex;無水碳酸鈉（AR，成都市科龍化工試劑廠）;三級純水（自制）。

QDJ 920-Ⅱ型纖度機（四川省內江康樂醫療器械有限公司），XPert-Pro型全自動X射線衍射儀（荷蘭PANalytical公司），XD-C12型鼓風干燥箱（東莞旭東儀器有限公司），MS 303S型電子天平（奧豪斯儀器有限公司），HD 012型復絲強力機（南通宏大實驗儀器有限公司），SC-L 057型超聲波加濕器（北京亞都環?？萍加邢薰荆琘G 777A型全自動烘箱（南通三思機電科技有限公司），TM 3000型臺式掃描電子顯微鏡（日本日立公司），HH-2型恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）。

2.2 方 法

2.2.1 掃描電鏡觀察

同一批生絲，使用纖度機搖取6批生絲強力測試樣，每絞20回（圈），然后分別標記為Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。將Q1作為對照組，再使用復絲強力機將Q2～Q6分別拉伸5%、10%、15%、20%、25%之后，分別放到電子顯微鏡下觀察生絲的絲條變化情況。

2.2.2 X射線衍射測試

用剪刀將生絲拉伸部位剪成粉末狀，采用XPert-Pro型全自動X射線衍射儀進行測試。其中，X射線光源為CuK射線，電壓40 kV，電流25 mA，掃描速度10°/min，掃描范圍5°～10°。

2.2.3 生絲脫膠方法

將Q1～Q6試樣放入加有0.5 g/L碳酸鈉的溶液中，浴比1︰100;煮沸脫膠30 min后取出，用三級水充分洗滌1次。重復3次后，再將試樣用50～60 ℃三級水徹底洗凈，自然通風晾干24 h，然后觀察Q1～Q6試樣的電鏡照片并保存。

2.2.4 同批生絲回潮率與拉伸強力相關性試驗

1） 同一批生絲用纖度機搖取12批生絲強力測試樣，每絞400回（圈），分別標記為試樣S1～S12。將試樣S1～S12在恒溫恒濕環境下調試平衡24 h以上，假設此時試樣S1～S12的當前回潮率接近其公定回潮率11%，測得相應試樣S1～S12的質量a，并推算出試樣S1～S12在14%回潮率時的絲絞質量b。使用濕毛巾將試樣S1～S12蓋住，并輔助加濕器，在此狀態下平衡12 h后，再放在標準條件下進行吸濕、放濕平衡3 h。稱量樣品質量，此時試樣S1～S12質量c大于質量b，即試樣的估算回潮率超過14%。

2） 將試樣S1～S12放入（50±1） ℃鼓風干燥箱，并開始計時。36 min內每隔3 min取出1批，依次取出試樣S1～S12，并依次放入干燥皿進行冷卻2 h，然后在天平上依次稱重，記作Ms。

3） 將稱重后的12批試樣S1～S12，在溫度21 ℃、相對濕度61.5%環境條件下，依次測試復絲強力。

4） 強力測試完成后，將12批試樣S1～S12放入100 ℃鼓風干燥箱內干燥4 h，快速放入干燥皿進行冷卻2 h，然后稱出試樣的干重，記作Mg;計算出強力測試時，試樣S1～S12的回潮率H。

2.2.5 批量生絲回潮率與拉伸強力相關性試驗

1） 隨機抽取廣西不同廠家生產的701批生絲，將樣絲在GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》規定的恒溫恒濕條件內，調濕平衡4～12 h。

2） 按照GB/T 1798—2008要求，每批生絲制備強力檢測樣品1組，稱量樣絲質量Ms。立即使用復絲強力機開展測試。

3） 將強力測試樣品按照GB/T 9994—2008《紡織材料公定回潮率》規定，使用全自動烘箱干燥并稱量樣絲的干燥質量Mg，測試樣品的回潮率H。

4） 使用數據分析軟件，分析生絲回潮率與拉伸強力性能的關系。

3 結果及數據分析

3.1 生絲微觀結構分析拉伸強力機理

通過不同伸長率生絲脫膠前的縱向微觀結構對比，生絲中的繭絲基本呈平行排列，無明顯捻向，生絲拉伸過程中，其直徑并未出現明顯變化，如圖1所示。隨著拉伸程度的增加，繭絲出現明顯的分離和分裂趨勢，這與生絲黏彈性模型有關，拉伸過程中絲膠與絲素的應變能力不一致，絲膠較絲素先發生形變，最終導致繭絲分裂。然而，拉伸率為20%的生絲并未出現明顯的分離和分裂現象，疑似該段生絲外層絲素較多，其絲條分裂發生在生絲內部。拉伸率為25%的生絲在電鏡下觀察到多根生絲斷裂截面，繭絲整體平整斷裂的情況較少，大多情況下，組成生絲的每根繭絲斷裂的部位不同，形成長短不一的斷裂頭，說明生絲中各根繭絲的受力不均勻。結合生絲拉伸過程的繭絲逐漸分裂現象，間接說明繭絲的抱合力直接影響了生絲的強力性能。

本文將拉伸20%生絲和未拉伸生絲脫膠后進行對比觀察，其結果如圖2所示。結果表明，拉伸20%后脫膠的生絲與未拉伸生絲的縱向粗細程度有明顯變化，經過拉伸后生絲中的繭絲稍細，說明拉伸使得生絲變細，未脫膠前由于絲膠的包覆未能明顯看出變化。

3.2 生絲結晶結構分析拉伸強力機理

圖3為生絲不同拉伸程度的XRD圖，其中圖（a）～（f）分別為對照組、5%、10%、15%、20%、25%拉伸程度的生絲。

生絲樣品在9.2°、20.7°和24.7°存在較強的衍射峰，而在40.8°和44.6°附近存在微弱的衍射峰，其中9.2°、20.7°和40.8°處的衍射峰屬于SilkⅡ型結晶結構，而在24.7°、40.8°、44.6°處的衍射峰屬于SilkⅠ型結晶結構［17］。可以看出，不同拉伸程度的生絲結晶結構并沒有出現顯著的變化。

3.3 回潮率與拉伸強力線性相關性

表1分別統計了每組試樣S的干重Mg、不同烘干時間下的濕重Ms、平均斷裂強力F、平均斷裂強度P、平均斷裂伸長率L及回潮率H。由表1可知，隨著回潮率的階梯增大，平均斷裂強力變化無明顯規律，平均斷裂強度逐漸變小，平均斷裂伸長率逐漸變大。其中，回潮率從5.28%增加到15.33%，平均斷裂強度下降了0.36%，平均斷裂伸長率增加了5.8%。

本文對回潮率與平均斷裂強度的數據用Origin軟件做線性擬合分析，據表1數據繪制散點圖，如圖4所示。由圖4可知，S3數據點處偏離線性變化趨勢較遠，判定S3為試驗異常值，而S9數據點的斷裂強度異常但其斷裂伸長率卻并無偏離趨勢，故后續數據處理時舍棄S3數據點。

3.3.1 平均回潮率與平均斷裂強度

由圖4（a）可知，平均回潮率與斷裂強度呈現負相關關系，由Origin計算得出兩者的Pearson相關性系數R為-0.875 97，R2為0.767 32。Pearson相關性系數R在0.8～1.0時，說明數據具有極強的相關性。平均回潮率與斷裂強度之間的回歸直線方程如下式所示。

P1=4.113 12-0.044 69H（1）

3.3.2 平均回潮率與平均斷裂伸長率

由圖4（b）可知，回潮率與平均斷裂伸長率呈正相關關系，由Origin分析得到兩者的相關系數R為0.946 4，R2為0.895 67?？梢娀爻甭逝c平均斷裂伸長率有著極強的線性正相關性，其線性回歸直線方程如下式所示。

S1=17.558 99+0.525 66H（2）

3.3.3 平均回潮率與平均斷裂強力的關系

由圖4（c）可知，回潮率與平均斷裂強力的關系并未呈現線性關系。在平均回潮率為9.72%的生絲樣品斷裂強力達到所測范圍內的最大值，在平均回潮率為13.37%的樣品生絲斷裂強力達到最小?？梢姅嗔褟娏εc平均回潮率的關系相對復雜，還需進一步分析。

復絲強力測試結果存在不確定度或試驗誤差，上述相關性結果來源于某一批生絲，可能存在一定的抽樣偶然性，或不具有普適性，為此本文進一步開展了隨機批量抽樣測試分析。

3.4 隨機批量生絲回潮率與復絲強力相關性分析

3.4.1 分階梯統計平均值

本文隨機抽取批量（701批）生絲強力測試數據及生絲回潮率測試數據。先將701批數據進行分組，以回潮率7.5%為起始值，1%為組距，共分為6組測試數據，分別統計每組數據的平均值，如表2所示。

然后，以平均回潮率為橫坐標，分別以平均斷裂強度、平均斷裂強力、平均斷裂伸長率為縱坐標作散點圖，如圖5所示。

由圖5（a）可知，平均回潮率與斷裂強度呈負相關關系，而且接近線性相關。使用Origin中的線性擬合后，計算出兩者的Pearson相關系數為-0.961 56，R2為0.924 59，其回歸方程如下式所示。

P2=3.762 7-0.020 51H（3）

圖5（b）中平均回潮率與斷裂伸長率呈正相關關系，兩者的Pearson相關系數為0.732 98，R2為0.537 27，其回歸方程如下式所示，兩者相關性較強但波動性極大。原因在于回潮率為8%左右（7.5%～8.5%）時，斷裂伸長率的數值較之9%和10%左右的值大?？紤]到廣西生絲的平均回潮率一般高于9%，故回潮率為8%左右的伸長率存在異常值。

S2=21.422 45+0.136 14H（4）

3.4.2 干繭生絲與鮮繭生絲的區別

因上述701批統計數據中包含了鮮繭生絲和干繭生絲，考慮干繭生絲經過蠶繭烘干、儲存、高溫煮繭等工藝，鮮繭生絲經過冷凍冷藏或直接繅絲等工藝，兩者在工藝上有較大的差別，且繭絲的絲膠、絲素高分子結構在外界影響下會發生變化。為此本文分別統計了干繭生絲與鮮繭生絲不同回潮率下拉伸強力的區別，如表3所示。相應的散點圖如圖6所示。

由表3和圖6可知，干繭生絲和鮮繭生絲的回潮率與斷裂強度均呈現負相關關系;干繭生絲和鮮繭生絲的回潮率與斷裂伸長率均呈現正相關關系;干繭生絲和鮮繭生絲的回潮率與斷裂強力均未呈現線性關系。因廣西生絲的平均回潮率一般高于9%，故7.5%～8.5%有3個樣本為異常值，應剔除。

剔除異常值后，通過線性回歸分析，得到干繭生絲的回潮率與斷裂強度的相關系數為-0.972 25，R2為0.945 27;干繭生絲的回潮率與斷裂伸長率的相關系數為0.982 04，R2為0.964 4;鮮繭生絲的回潮率與斷裂強度的相關系數為-0.962 12，R2為0.925 67;鮮繭生絲的回潮率與斷裂伸長率的相關系數為0.942 08，R2為0.887 52。四者的回歸方程如下式所示。

P干=3.817 67-0.025 14H

S干=20.368 94+0.227 79H

P鮮=3.735 56-0.018 5H

S鮮=19.958 52+0.259 51H

（5）

（6）

（7）

（8）

4 結 語

本文首先分析生絲拉伸強力影響因素，觀察了不同拉伸程度下生絲的微觀變化和結晶度變化，分析了拉伸強力的機理。進而分析階梯回潮率下，平均回潮率與生絲拉伸強力性能的相關關系。為消除抽樣偶然性影響，進一步確定回潮率與生絲的拉伸強力關系、增加分析結果的普適應，本文又進行隨機批量生絲拉伸強力的分析。

1） 測試樣品出現野纖度時會影響生絲復絲強力測試結果;蠶繭原料解舒率與清潔潔凈糙疵會影響生絲斷裂強力;繅絲過程絲膠溶失率會影響生絲的斷裂伸長率。

2） 生絲拉伸強力的機理是先發生絲膠黏性降低，進而發生繭絲開裂，繭絲中心絲素纖維同步伸長。

3） 同一批生絲的拉伸強力試驗中，被拉伸0、5%、10%、15%、20%、25%的生絲微觀結構主要差異是繭絲有分裂趨向，纖維直徑變化無明顯差異;被拉伸20%生絲脫膠后的繭絲微觀結構與未拉伸生絲脫膠后的繭絲微觀結構差異較為明顯，即被拉伸后的繭絲明顯變細。

4） 同批生絲的拉伸強力試驗中，平均回潮率與斷裂強度、斷裂伸長呈現線性關系，但與平均斷裂強力未呈現線性關系。

5） 批量生絲的拉伸強力試驗中，平均回潮率與斷裂強度、平均斷裂伸長率呈現極強的線性關系;進一步分析不同繭質（干繭和鮮繭）時回潮率與斷裂強度、平均斷裂伸長率的關系，并得出相應的線性回歸方程，而平均回潮率與斷裂強力并未呈現線性關系。

綜上所述，通過試驗得出相關度極強的生絲拉伸強力性能的線性回歸方程，可指導非恒溫恒濕環境下的生絲強力測試的測試結果修正。

參考文獻：

［1］劉紅. 單、復生絲強力檢驗差異探討［J］. 絲綢， 1989（4）： 33-34.

LIU Hong. Discussion on strength test difference be tween single and regenerated silk［J］. Journal of Silk， 1989（4）： 33-34.

［2］朱忠強. 鮮繭絲與干繭絲在梭織緯線上的使用比較［J］. 絲綢， 2014， 51（4）： 15-17.

ZHU Zhongqiang. Comparison of use of fresh cocoon silk and dry cocoon silk on woven weft［J］. Journal of Silk， 2014， 51（4）： 15-17.

［3］何曉娟， 郭敏， 徐秋香. 生絲抱合的影響因素與改進措施分析［J］. 紡織報告， 2021， 40（8）： 23-24.

HE Xiaojuan， GUO Min， XU Qiuxiang. Discussion on measures and factors affecting raw silk cohe-sion［J］. Textile Reports， 2021， 40（8）： 23-24.

［4］馬藝華， 韋小華， 萬維山. 利用廣西生絲原料開發高級絲綢面料產品的技術研究［J］. 輕紡工業與技術， 2012， 41（2）： 1-3.

MA Yihua， WEI Xiaohua， WAN Weishan. Technical research on the development of advanced silk fabric products using raw silk materials in Guangxi［J］. Light and Textile Industry and Technology， 2012， 41（2）： 1-3.

［5］譚小蔚. 制絲生產中生絲斷裂強度與回潮率的控制［J］. 現代絲綢科學與技術， 2011， 26（5）： 182-184.

TAN Xiaowei. Control of breaking strength and moisture regain of raw silk in silk production［J］. Modern Silk Science & Technology， 2011， 26（5）： 182-184.

［6］蔣小葵， 龐曉紅， 劉光秀， 等. 生絲強伸力單絲與復絲檢測結果的比對分析［J］. 中國纖檢， 2017（12）： 80-83.

JIANG Xiaokui， PANG Xiaohong， LIU Guangxiu， et al. A comparative study on tenacity and elongation test between the single-end raw silk and the multifilament raw silk［J］. China Fiber Inspection， 2017（12）： 80-83.

［7］蔣小葵， 吳建梅， 趙駱建， 等. 生絲強伸力單絲檢測與復絲檢測結果的差異及相關性分析［J］. 絲綢， 2018， 55（9）： 7-14.

JIANG Xiaokui， WU Jianmei， ZHAO Luojian， et al. The diversity and correlation analysis of monofilament test results and multifilament test results of raw silk tensility［J］. Journal of Silk， 2018， 55（9）： 7-14.

［8］陳玉梅， 蔡再生， 丁志用. 雄蠶絲與普通蠶絲吸放濕性能對比研究［J］. 染整技術， 2010， 32（1）： 8-10.

CHEN Yumei， CAI Zaisheng， DING Zhiyong. Comparative study of the moisture property of male silk and normal silk［J］. Textile Dyeing and Finishing Journal， 2010， 32（1）： 8-10.

［9］王厲冰， 逄煥眾， 張連房. 腈綸紗品質指標修正公式的商討［J］. 山東紡織工學院學報， 1991（02）： 13-17.

WANG Libing， PANG Huanzhong， ZHANG Lianfang. Acrylic yarn quality index correction formula discussion［J］. Journal of Shandong Textile Engineering College， 1991（2）： 13-17.

［10］佚名. T/C65/35滌棉混紡本色平布經向強力修正系數的探討［J］. 開封師院學報（自然科學版）， 1977： 9-13.

Anon. T/C65/35 polyester-cotton blended plain fabric warp strength correction coefficient［J］. Journal of Kaifeng Normal University （Natural Science Edition）， 1977： 9-13.

［11］佚名. 棉/滌（65/35）、棉/粘（50/50）混紡紗、布強力—溫度、回潮率修正系數的探討［J］. 棉紡織技術， 1980（7）： 44-50.

Anon. Cotton/polyester （65/35）， cotton/viscose （50/50） blended yarn， fabric strength-temperature， moisture regain correction coefficient［J］. Cotton Textile Technology， 1980（7）： 44-50.

［12］生絲國家標準修訂小組. 生絲纖度400回與100回檢驗實測試驗分析（1）［J］. 絲綢， 2000（6）： 36-39.

National Standard Revision Group of Raw Silk. Test and analysis of raw silk size 400 times and 100 times （1）［J］. Journal of Silk， 2000（6）： 36-39.

［13］生絲國家標準修訂小組. 生絲纖度400回與100回檢驗實測試驗分析（2）［J］. 絲綢， 2000（7）： 38-40.

National Standard Revision Group of Raw Silk. Test and analysis of raw silk size 400 times and 100 times （2）［J］. Journal of Silk， 2000（7）： 38-40.

［14］生絲國家標準修訂小組. 生絲纖度400回與100回檢驗實測試驗分析（3）［J］. 絲綢， 2000（8）： 32-34.

National Standard Revision Group of Raw Silk. Test and analysis of raw silk size 400 times and 100 times （3）［J］. Journal of Silk， 2000（8）： 32-34.

［15］蓋國平， 李艷， 蔣小葵， 等. 鮮繭生絲與干繭生絲的耐微脫膠性對比［J］. 絲綢， 2016， 53（2）： 26-31.

GE Guoping， LI Yan， JIANG Xiaokui， et al. A comparison study of anti-microdegumming property of fresh cocoon raw silk and dried cocoon raw silk［J］. Journal of Silk， 2016， 53（2）： 26-31.

［16］盧霞. 灰理論在繅絲質量中的應用［D］. 蘇州： 蘇州大學， 2013.

LU Xia. The Application of Grey Theory in the Application of the Quality of the Silk Reeling［D］. Suzhou： Soochow University， 2013.

［17］吳徵宇， 金宗明， 徐力群. 絲素的結晶度和結構變化的研究［J］. 蠶業科學， 1993（2）： 105-110.

WU Zhengyu， JIN Zongming， XU Liqun. Studies on the crystallinity and structural changes of fibroin［J］. Acta Sericologica Sinica， 1993（2）： 105-110.

Correlation analysis between tensile strength and moisture regain of raw silk

HUANG Jiwei1， YANG Pengmin1，2， GE Guoping2， LIN Xiang2， LI Yan2， CHEN Xingcan2

（1.College of Biological and Chemical Engineering， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou 545006， China;2.Inspection and Quarantine Technology Center， Technology Center of Nanning Customs， Nanning 530021， China）

Abstract：

As a natural textile material， raw silk is beloved by people because of its unique and elegant qualities. And light and thin silk fabrics are gradually favored by people with the increasing prosperity of life. The requirements of silk weaving on raw silk tensile properties are gradually increasing to meet the supply demand for silk fabrics and the production of high-quality fabrics. Raw silks tensile qualities are influenced by various parameters， including raw silk cohesiveness， average size， cocoon dependability， sericin loss， and moisture regain. Among them， the key determining factors are cocoon quality and raw silk moisture regain. The cocoon quality can be improved through the cocoon selection stage. However， in the weaving process， the adjustment of moisture regains and the adjustment range are both based on experience， which means that the tensile qualities of raw silk cannot be accurately improved.

To accurately improve the tensile properties of raw silk in weaving production， we studied the correlation between the tensile properties and the moisture regains of raw silk from three aspects： microscopic perspective， sampling test， and random batch test. Firstly， we analyzed the influencing factors of raw silk tensile properties after observing the microstructure changes of raw silk using the electron microscope and X-ray diffraction. Then， we obtained the corresponding average breaking strength and average elongation at break of raw silk by studying the moisture regain of raw silk changes step by step through the sampling test method. After that， we obtained the correlation between the average breaking strength and the moisture regain， and between the average elongation at break and the moisture regain， and the regression equations involving correlation. Finally， we verified the correlation between the tensile properties and moisture regains of raw silk by randomly sampling raw silk in batches， and further obtained the relationship between the tensile properties and moisture regains of raw silk with different cocoon qualities.

The results showed that： （i） the appearance of isolated point sizes of the test sample appear will affect the strength test results of the raw silk multifilament， the reelability and cleanness of cocoon raw materials will affect the breaking strength of raw silk， and the sericin dissolution rate in silk reeling process will affect the elongation at break of raw silk. （ii） The mechanism of raw silk tensile strength is that sericin viscosity decreases first， and then cocoon filament cracking occurs， and the silk fibroin fiber in the center of cocoon filament elongates synchronously. （iii） With the increase of the drawing ratio， the cocoon filaments that make up raw silk tend to split， and the fibre diameter has no obvious difference. Compared with raw silk without drawing and degumming， the cocoon silk of raw silk after drawing 20% and degumming is significantly thinner. （iv） In the tensile property test of the same batch of raw silk， the average moisture regain has a linear relationship with the average breaking strength and the average elongation but has no linear relationship with the breaking strength. （v） In the random batch raw silk performance test， the average moisture regain strongly correlates with the average breaking strength and average elongation at break. Further， the linear regression equations of the average moisture regain and the breaking strength and the average breaking length for different cocoon qualities are obtained based on the difference between the dry and fresh cocoon reeling processes. Still， the average moisture regains and breaking strength do not show a linear relationship.

The linear relationship between the tensile properties and the moisture regain of raw silk has a strong correlation， which can accurately improve the tensile properties of raw silk in the weaving process， reduce the problems of breaking and cutting in the weaving process， and further improve the weaving production efficiency. At the same time， the linear relationship between raw silk tensile properties and moisture regain is proposed， which provides guidance for the correction of the raw silk strength test results in the non-constant temperature and humidity environment.

Key words：

raw silk; breaking strength; elongation at break; breaking force; moisture regain; regression equation

收稿日期：

2022-08-24;

修回日期：

2023-03-03

基金項目：

廣西重點研發計劃項目（桂科AB18221025）

作者簡介：

黃繼偉（1981），男，講師，主要從事繅絲工程及絲綢新材料的研究。通信作者：蓋國平，高級工程師，284048294@qq.com。