蘇日娜

摘 要：為了提高生絲含膠率檢驗(yàn)效率，通過分析傳統(tǒng)含膠率檢測方法及原理的異同，改進(jìn)傳統(tǒng)生絲含膠率檢驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)了一種半自動(dòng)生絲含膠率測試儀。經(jīng)過對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用半自動(dòng)生絲含膠率測試儀檢驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)較傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法絕對誤差在±0.4%以內(nèi)，但效率提高了4倍以上。結(jié)果表明：該設(shè)計(jì)的半自動(dòng)生絲含膠率測試儀克服了傳統(tǒng)測試方法中手工攪拌脫膠的不足，檢驗(yàn)結(jié)果可靠，檢驗(yàn)效率高，同時(shí)提高了含膠率檢驗(yàn)的安全性。

關(guān)鍵詞：生絲;含膠率檢驗(yàn);脫膠;半自動(dòng)

中圖分類號：TS117

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）03-0087-04

Development of Semi-Automatic Tester for Raw Silk Gum Content

SU Rina

（Silk Inspection Center of Zhejiang Entry-Exit Inspection andQuarantine Bureau of P.R.C.， Hangzhou 310012， China）

Abstract：In order to improve the test efficiency of raw silk gum content， a semi-automatic tester for raw silk gum content was designed by analyzing the differences of test methods and principles of traditional gum content as well as improving the traditional test device of raw silk gum content. Through contrast experiment， it was found that the absolute error of data obtained by the new raw silk gum content tester was within ±0.4%， while the efficiency was four times higher than that of the traditional detection method. The experimental results showed that the semi-automatic tester of raw silk gum content overcame the deficiency of manual stirring and degumming in traditional testing methods. The testing results with this equipment were reliable， the testing efficiency was high， and the safety of gum content testing improved.

Key words：raw silk; gum content test; degumming; semi-automatic

中國是世界上絲綢及其制品的最大生產(chǎn)國，絲綢作為中國傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)出口產(chǎn)品，為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。絲綢的主要原料是蠶絲，而蠶絲是由絲膠和絲素組成。絲膠較硬，存在著色素、油脂、蠟質(zhì)和無機(jī)鹽等雜質(zhì)，為了避免絲織物染色效果，在染色前需要精練除膠將這些雜質(zhì)去除，以充分顯示絲綢特有的光澤和柔軟的手感，增加美觀，提高品質(zhì)。脫膠前的蠶絲稱為生絲，生絲脫膠的程度須根據(jù)生產(chǎn)要求而定。生絲含膠量的多少，與質(zhì)量及精練后的重量有關(guān)，也是后加工生產(chǎn)工藝和染色配方設(shè)定的參考指標(biāo)。適當(dāng)?shù)暮z量（約20%），可以增強(qiáng)生絲的抱合，在一定程度上對絲素起保護(hù)作用，有利于后道工序的加工整理，絲片不易紊亂，絲條抗壓耐磨;如含膠量過少，則影響抱合，織物容易起毛;反之，如含膠量過高，則絲條糙硬，影響生絲光澤手感，在機(jī)織過程中易磨損鋼筘;同時(shí)，織造時(shí)增加原料消耗，增大成本[1]。因此生絲的含膠量的多少歷來為生產(chǎn)開發(fā)和貿(mào)易商檢所重視，在2008年發(fā)布的生絲國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1797—2008《生絲》中增加了“生絲含膠率”選擇檢驗(yàn)項(xiàng)目[2-3]，并在GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》增加了規(guī)范性附錄C生絲含膠率的檢驗(yàn)方法，有學(xué)者建議將公定練減率納入生絲公量檢驗(yàn)體系[4]和建立以絲素量為基礎(chǔ)的蠶絲質(zhì)量考核體系[5]，并建議將絲膠含量納入蠶繭質(zhì)量考核體系[6]。生絲含膠率還可作為目前市場上大量出現(xiàn)鮮繭生絲和干繭生絲的初篩指標(biāo)[7-8]。

綜上所述，生絲含膠率的檢測對生絲質(zhì)量控制和產(chǎn)品開發(fā)具有十分重要的意義?？墒?，目前仍然用傳統(tǒng)方法對生絲進(jìn)行含膠量檢驗(yàn)，雖然它們的檢驗(yàn)裝置較簡單，但檢驗(yàn)效率低，浪費(fèi)人力。為提高檢測效率，本文改良傳統(tǒng)檢驗(yàn)裝置，通過增加機(jī)架、樣品圓筒等，使其能夠?qū)崿F(xiàn)檢測樣品的自動(dòng)攪拌，使脫膠充分。為了驗(yàn)證該測試儀的有效性，使用該設(shè)備與傳統(tǒng)裝置進(jìn)行了生絲脫膠率檢測的對比實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)[3，9]并進(jìn)行市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前無同類半自動(dòng)生絲含膠率測試儀的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，該測試儀具有一定的創(chuàng)新性，有較好的市場應(yīng)用前景。

1 傳統(tǒng)的含膠率檢測方法及原理

傳統(tǒng)的含膠率檢測一般采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 2843—2011《生絲含膠率的測定方法》、FZ/T 40004—2009《蠶絲含膠率試驗(yàn)方法》或國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》來測定。SN/T 2843—2011《生絲含膠率的測定方法》是由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它的測定原理是利用絲膠不耐堿的特性，以中性皂或碳酸鈉對生絲進(jìn)行煮練，通過計(jì)算生絲煮練前后干重差，得出生絲含膠百分率。具體測定方法是將試樣置于烘箱中烘至恒重后，放入盛有一定量碳酸鈉或中性皂溶液的紫銅鍋或不銹鋼鍋中加熱煮沸，并用玻璃棒輕輕攪拌，30 min后取出，用清水充分洗滌至少3遍?？傆?jì)重復(fù)以上步驟3次后，將已脫膠的試樣晾干再烘至恒重，即得到脫膠后干重，通過計(jì)算生絲煮練前后干重差，得出生絲含膠百分率。FZ/T 40004—2009《蠶絲含膠率試驗(yàn)方法》是由中國工業(yè)和信息化部發(fā)布的紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它的測定原理和測試方法與前面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本相同。GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》是由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會以2008年第12號（總第125號）文批準(zhǔn)發(fā)布，并于2009年6月1日起實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)，它代替GB/T 1798—2001，是現(xiàn)行生絲試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)。它的測定原理與前面兩個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)類似，具體測定方法也基本相同。但該國家標(biāo)準(zhǔn)與上述兩個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同之處在于取樣方法稍有不同，并且標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定選取的2份試樣含膠率相差超過一定比率時(shí)需加測第3份試樣并計(jì)算平均值，F(xiàn)Z/T 40004—2009《蠶絲含膠率試驗(yàn)方法》中規(guī)定為2%，而GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》規(guī)定為3%，SN/T 2843—2011《生絲含膠率的測定方法》中沒有這個(gè)規(guī)定。

2 新型含膠率檢驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

上述3種試驗(yàn)方法雖然測試方法和設(shè)置簡單，但均需要手工攪拌，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了克服現(xiàn)有測試方法中的手工攪拌脫膠的不足，本文設(shè)計(jì)一種半自動(dòng)生絲含膠率測試儀，該測試儀可以通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)代替手工持續(xù)攪拌，不僅能夠使脫膠更加充分均勻，而且能夠節(jié)約時(shí)間，提高檢驗(yàn)效率，并且可提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確率，同時(shí)提高了含膠率檢驗(yàn)的安全性。該測試儀由調(diào)距裝置、樣品圓筒、控制面板、連接桿、十字支架、機(jī)架和電機(jī)等部件組成，半自動(dòng)生絲含膠率測試儀的主要構(gòu)成如圖1所示。

測試儀設(shè)計(jì)了4個(gè)不銹鋼圓筒2盛裝生絲樣品，樣品圓筒2由筒蓋與筒身組成，兩者通過螺旋方式連接。筒蓋上有凹洞，可以固定在連接桿5上。筒身上均勻分布著適當(dāng)大小的孔洞，保證水可以自由地從孔洞出入且樣品不會漏出。電機(jī)8固定于機(jī)架7上，電機(jī)8輸出軸與調(diào)距裝置1的上端固定，調(diào)距裝置1的下端與連接桿5固定，連接桿5的下端與各樣品圓筒2固定連接，調(diào)距裝置1用于調(diào)節(jié)連接桿的高度以升降樣品圓筒，控制系統(tǒng)與電機(jī)8相連以控制樣品圓筒進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，代替手動(dòng)攪拌進(jìn)行脫膠。

半自動(dòng)生絲含膠率測試儀電路圖如圖2所示，圖2中顯示了測試儀內(nèi)部的電路控制關(guān)系。圖2中，M為電機(jī)、PLC為控制系統(tǒng)、AM為幅度調(diào)制器、STF為變頻器正向輸進(jìn)端、STR為變頻器反向輸進(jìn)端、SD為待機(jī)關(guān)機(jī)腳、KA01和KA02為開關(guān)。當(dāng)4個(gè)樣品圓筒完全浸沒在盛有碳酸鈉溶液的不銹鋼鍋中后，接通測試儀電源，可在控制面板上的顯示觸摸屏設(shè)置主界面進(jìn)行選擇并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。PLC控制系統(tǒng)將輸出的信號傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換塊將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量控制執(zhí)行部件，通過三菱變頻器（型號FX3GE）調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。KA01和KA02分別控制電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，同時(shí)又通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，反饋給PLC控制系統(tǒng)，顯示觸摸屏可顯示當(dāng)前儀器運(yùn)作信息。

3 比較實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

從絲廠中隨機(jī)抽取不同規(guī)格絲樣5組，如表1所示。對照組使用傳統(tǒng)方法中的SN/T 2843—2011《生絲含膠率的測定方法》進(jìn)行含膠率檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組使用半自動(dòng)生絲含膠率測試儀進(jìn)行含膠率檢驗(yàn)。后者脫膠時(shí)，旋開4個(gè)樣品圓筒的筒蓋，在筒身內(nèi)分別放入已稱取干量的生絲試樣，旋緊筒蓋。樣品圓筒的高度通過調(diào)距裝置來調(diào)節(jié)，使4個(gè)樣品圓筒完全浸沒在盛有0.5 g/L碳酸鈉溶液的不銹鋼鍋或紫銅鍋中，浴比為1∶100，溶液用電磁爐加熱煮沸。接通半自動(dòng)生絲含膠率測試儀電源，通過控制面板來調(diào)節(jié)連接桿的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，帶動(dòng)4個(gè)樣品圓筒在鍋中進(jìn)行正反向交替旋轉(zhuǎn)，使生絲樣品與碳酸鈉溶液充分接觸。煮沸30 min后，關(guān)閉電磁爐和半自動(dòng)生絲含膠率測試儀電源，通過調(diào)距裝置來調(diào)節(jié)樣品圓筒的高度，使4個(gè)樣品圓筒與碳酸鈉溶液分離。旋開樣品圓筒的筒蓋（需戴隔熱手套），取下盛有生絲樣品的筒身，用（60±2）℃清水充分洗滌，至少反復(fù)沖洗3遍。重復(fù)以上步驟2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0.01 g，即為煮練后干重。然后按生絲含膠率計(jì)算公式計(jì)算得到樣品的平均含膠率。

3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

5組樣絲對照組和實(shí)驗(yàn)組含膠率檢驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，可見，半自動(dòng)生絲含膠率測試儀與傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法得出的數(shù)據(jù)誤差較少，誤差少于2%，檢測結(jié)果可靠。在檢測實(shí)驗(yàn)時(shí)間上，傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法中，需2人共同操作，耗時(shí)大于6 h/批，而使用本測試儀后，每批次可由1人操作，并在3 h內(nèi)完成測定。由于在檢測實(shí)驗(yàn)中通過電機(jī)帶動(dòng)樣品進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使樣品充分與溶液接觸，能使脫膠更加徹底，因此增強(qiáng)了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，實(shí)驗(yàn)不需要人工攪拌，避免了檢驗(yàn)員近距離接觸沸水，增強(qiáng)了檢驗(yàn)裝置的安全性。

4 結(jié) 論

通過設(shè)計(jì)一種半自動(dòng)生絲含膠率測試儀來測試生絲的含膠率，并與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較，分析得到結(jié)論如下：

a）使用半自動(dòng)生絲含膠率測試儀與傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法得出的數(shù)據(jù)絕對誤差在±0.4%以內(nèi)，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，檢測效率提高了4倍以上。

b）使用本文設(shè)計(jì)的半自動(dòng)生絲含膠率測試儀，在生絲含膠率檢測過程無需人工持續(xù)攪拌，節(jié)約了人力成本，使檢測更加便捷高效。樣品脫膠更加徹底，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性提高。此外，還避免了檢驗(yàn)員近距離接觸沸水，增強(qiáng)了檢驗(yàn)裝置的安全性。

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