蘇日娜

摘要： 蠶絲被作為中國最古老并沿襲至今的傳統寢被，在中國已有5500余年歷史，也是中國傳統絲綢產品和重要出口商品。但由于蠶絲被生產工藝相對簡單，行業(yè)進入門檻低，市場上蠶絲被的品質良莠不齊，以假亂真、以次充好的現象時有發(fā)生。在蠶絲被使用過程中，殘留的絲膠逐漸發(fā)生變性，導致蠶絲被板結發(fā)黃，直接影響到了蠶絲被的品質。因此，機制桑蠶絲綿片的含膠量為貿易所重視，與消費者的切身利益息息相關。目前，中國的含膠率檢測大多沿用傳統裝置，需要檢驗員手動操作，檢驗效率低，風險性高。文章通過改進傳統含膠率檢驗裝置的弊端，探索設計一種半自動機制桑蠶絲綿片含膠率檢驗裝置，以提高檢驗效率，增強檢驗的安全性。

關鍵詞： 絲綿片;含膠率;蠶絲被;脫膠;半自動檢驗裝置

中圖分類號： TS192.53 ? 文獻標志碼： A ? 文章編號： 1001-7003（2019）04-0008-04 ? 引用頁碼： 041102

Abstract： Silk quilt is regarded as the most ancient traditional quilt in China， with the history of more than 5500 years. It is also a traditional silk product and important export commodity in China. However， due to the relatively simple production process of silk quilt and the low entry threshold of the industry， the quality of silk quilt in the market is not stable， and the phenomenon of counterfeits occurs from time to time. The residual gum of silk quilt will gradually become denatured in the use process. Thus， the silk quilt hardens and yellows， which has a direct effect on the quality of silk quilt. Therefore， the gum content in silk floss is important to trade and is closely related to consumers’ interest. At present， traditional equipment is mostly used to detect gum content in China. Inspectors have to manually operate it， so the detection efficiency is low， and the risk is high. Therefore， this paper aims to explore the design of a semi-automatic detection device for gum content of silk floss through improving the disadvantages of traditional inspection equipment so as to enhance detection efficiency and detection safety.

Key words： silk floss; gum content; silk quilt; degumming; semi-automatic detection device

機制桑蠶絲綿片是使用桑蠶繭、蛹襯為原料，經機制開繭脫膠處理而成的絮狀產品，多用作蠶絲被填充物，具有優(yōu)良的保暖、透氣、吸濕、柔軟等特性[1]，深受國內外消費者的歡迎。在蠶絲被使用過程中，人體蒸發(fā)的水分、鹽類及酸性成分會逐漸吸附在蠶絲被中，使蠶絲被中殘留的絲膠逐漸發(fā)生變性，導致蠶絲被板結發(fā)黃，影響蠶絲被的蓬松性、保暖性[2]。為提高蠶絲被柔軟性、減少絲膠變性，要用精煉工藝除去桑蠶絲綿片中的大部分絲膠，絲膠含量的多少直接影響到了蠶絲被的品質[3]。但由于世界上各檢測機構的含膠率檢測大多沿用傳統裝置，需要檢驗員手工進行不停操作，不僅耗時耗力，而且影響檢驗結果的準確性，同時攪拌沸水還對檢驗員的人身安全造成了潛在的威脅[4]。本文在傳統檢驗裝置的基礎上加以改造，通過增加機架、調距裝置、PLC、電機、連接桿和若干球型支架等，使其能夠實現自動旋轉攪拌，同時增大樣品與溶液的接觸面積，提高檢驗結果的準確性。

1 傳統的機制桑蠶絲綿片含膠率檢驗裝置

目前，按照傳統方法進行機制桑蠶絲綿片含膠率的測定，是將試樣置于烘箱中烘至恒重后，放入預先縫制好的雙層松緊口紗布袋中，扎緊袋口，防止絲綿片纖維漏出，再將紗布袋放入盛有碳酸鈉溶液的不銹鋼鍋中加熱煮沸，并用兩根玻璃棒夾住布袋邊攪拌邊戳散絲綿片纖維[5]。30min后取出，用60℃左右去離子水或蒸餾水充分洗滌，至少反復沖洗三遍。重復以上步驟三次后，將脫膠已凈的試樣晾干或預烘，除去過量的水分，放入烘箱烘至恒重，稱出脫膠后的干重。通過計算絲綿片煮煉前后干重差，得出絲綿片含膠百分率[6]。

在整個脫膠過程中，由于絲綿片被裝進紗布袋，紗布袋片在水中會粘連，導致絲綿片樣品與溶液接觸不充分，同時需要檢驗員手工進行不停地攪拌、戳散[7]，不僅耗時耗力，降低了檢驗效率，攪拌不充分也會導致脫膠不均勻，影響檢驗結果的準確性，除此之外，攪拌沸水還對檢驗員的人身安全造成了潛在的威脅。

2 半自動機制桑蠶絲綿片含膠率檢驗裝置設計

為了克服現有的紗布袋片粘連和手工攪拌脫膠的不足，本文擬設計一種半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀。該測試儀可以為紗布袋提供支撐，避免紗布袋粘連，同時可以通過自動旋轉代替手工持續(xù)攪拌，不僅能夠使脫膠更加充分，提高檢驗結果的準確率，而且能夠節(jié)約時間，提高檢驗效率，還加強了含膠率檢驗的安全性。

2.1 選用材料

定制機架、調距裝置、PLC、電機、十字支架、連接桿和4個球型支架等。

2.2 設計方法

2.2.1 半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀外觀設計

制作四個不銹鋼球狀支架作為紗布袋支撐，球狀支架焊接在連接桿上，紗布袋可以套在球狀支架上。連接桿與調距裝置相連，調距裝置是由一組可伸縮不銹鋼管組成的，通過伸縮調節(jié)高度升降樣品圓筒。電機固定于機架上，電機輸出軸與調距裝置的上端固定，調距裝置的下端與連接桿固定，連接桿的下端與各球狀支架固定連接，調距裝置用于調節(jié)連接桿的高度以升降球狀支架，PLC與電機相連以控制其進行正轉和反轉，代替手動攪拌進行脫膠[8]。圖1為半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀（正視圖、左視圖、俯視圖）。

2.2.2 半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀電路設計

圖2顯示了半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀內部的電路控制關系[9]。圖2中，M代表電機、PLC代表控制系統、AM代表幅度調制器、STF代表變頻器正向輸進端、STR代表變頻器反向輸進端、SD代表待機關機腳、KAO1和KAO2代表開關。當四個球型支架完全浸沒在盛有碳酸鈉溶液的不銹鋼鍋中后，接通半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀電源，通過顯示觸摸屏進入設置主界面，調節(jié)轉速和轉向。PLC控制系統將輸出的信號傳遞給數模轉換塊，數模轉換塊將數字量轉換為模擬量控制執(zhí)行部件，通過三菱變頻器（型號FX3GE）調節(jié)電機轉速。KAO1和KAO2分別控制電機進行正轉和反轉，同時又通過模數轉換器將模擬量轉換為數字量，反饋給PLC控制系統，在顯示觸摸屏上顯示當前儀器運作信息。

3 半自動機制桑蠶絲綿片含膠率檢驗裝置使用方法

脫膠時，將已烘至恒重的試樣放入預先縫制好的雙層松緊口紗布袋中，再將雙層松緊口紗布袋分別套在四個球型支架上，扎緊袋口，防止試樣漏出。通過調距裝置來調節(jié)球型支架的高度，使四個球型支架完全浸沒在盛有質量濃度為0.5g/L碳酸鈉溶液的不銹鋼鍋中，浴比為1 ︰ 100，用電磁爐加熱煮沸。接通半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀電源，通過控制面板來調節(jié)電機的轉速和轉向，帶動四個球型支架在不銹鋼鍋中進行正反向交替旋轉，使絲綿片樣品與碳酸鈉溶液充分接觸。煮沸30min后，關閉爐火和半自動機制桑蠶絲綿片含膠率測試儀電源，通過調距裝置來調節(jié)球型支架的高度，使四個球型支架與碳酸鈉溶液分離。松開紗布袋袋口，取下盛有樣品的紗布袋，用（60±2）℃清水充分洗滌，至少反復沖洗三遍。重復以上步驟三次。將脫膠已凈的試樣，除去過量的水分，在（105±2）℃條件下烘至恒重，精確到0.01g，即為煮煉后干重[10]。

4 結 論

本文改造的半自動機制桑蠶絲綿片含膠率檢驗裝置采用球型支架避免了袋片粘連，同時增大了紗布袋內空間，增大了袋內絲綿片樣品與溶液的接觸面積，使樣品自然散開，無需人工戳散。同時，球型支架通過帶動樣品進行正轉和反轉，使樣品充分與溶液接觸，脫膠更加徹底，增強了檢測結果的準確性。整個脫膠過程無需人工持續(xù)攪拌，節(jié)約了人力成本，增強了檢驗裝置的安全性，使檢測更加便捷高效。經查閱相關文獻和實地考察，目前市場上并無類似茸毛檢驗煮煉裝置設計，因此具有較強的市場推廣前景。

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