半自動生絲含膠率測試儀的研制

蘇日娜

摘 要：為了提高生絲含膠率檢驗效率，通過分析傳統(tǒng)含膠率檢測方法及原理的異同，改進傳統(tǒng)生絲含膠率檢驗裝置，設計了一種半自動生絲含膠率測試儀。經(jīng)過對比實驗發(fā)現(xiàn)，使用半自動生絲含膠率測試儀檢驗得到的數(shù)據(jù)較傳統(tǒng)檢驗方法絕對誤差在±0.4%以內(nèi)，但效率提高了4倍以上。結(jié)果表明：該設計的半自動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，檢驗結(jié)果可靠，檢驗效率高，同時提高了含膠率檢驗的安全性。

關鍵詞：生絲;含膠率檢驗;脫膠;半自動

中圖分類號：TS117

文獻標志碼：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)濟發(fā)展做出了重大的貢獻。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，也是后加工生產(chǎn)工藝和染色配方設定的參考指標。適當?shù)暮z量（約20%），可以增強生絲的抱合，在一定程度上對絲素起保護作用，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，在機織過程中易磨損鋼筘;同時，織造時增加原料消耗，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)布的生絲國家標準GB/T 1797—2008《生絲》中增加了“生絲含膠率”選擇檢驗項目[2-3]，并在GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》增加了規(guī)范性附錄C生絲含膠率的檢驗方法，有學者建議將公定練減率納入生絲公量檢驗體系[4]和建立以絲素量為基礎的蠶絲質(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[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?？墒牵壳叭匀挥脗鹘y(tǒng)方法對生絲進行含膠量檢驗，雖然它們的檢驗裝置較簡單，但檢驗效率低，浪費人力。為提高檢測效率，本文改良傳統(tǒng)檢驗裝置，通過增加機架、樣品圓筒等，使其能夠?qū)崿F(xiàn)檢測樣品的自動攪拌，使脫膠充分。為了驗證該測試儀的有效性，使用該設備與傳統(tǒng)裝置進行了生絲脫膠率檢測的對比實驗。同時，經(jīng)查閱相關文獻[3，9]并進行市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前無同類半自動生絲含膠率測試儀的設計和應用，該測試儀具有一定的創(chuàng)新性，有較好的市場應用前景。

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)標準SN/T 2843—2011《生絲含膠率的測定方法》、FZ/T 40004—2009《蠶絲含膠率試驗方法》或國家標準GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》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)督檢驗檢疫總局發(fā)布的出入境檢驗檢疫行業(yè)標準，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行煮練，通過計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?？傆嬛貜鸵陨喜襟E3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《蠶絲含膠率試驗方法》是由中國工業(yè)和信息化部發(fā)布的紡織行業(yè)標準，它的測定原理和測試方法與前面的行業(yè)標準基本相同。GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》是由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會以2008年第12號（總第125號）文批準發(fā)布，并于2009年6月1日起實施的國家標準，它代替GB/T 1798—2001，是現(xiàn)行生絲試驗的國家標準。它的測定原理與前面兩個行業(yè)標準類似，具體測定方法也基本相同。但該國家標準與上述兩個行業(yè)標準不同之處在于取樣方法稍有不同，并且標準中規(guī)定選取的2份試樣含膠率相差超過一定比率時需加測第3份試樣并計算平均值，F(xiàn)Z/T 40004—2009《蠶絲含膠率試驗方法》中規(guī)定為2%，而GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》規(guī)定為3%，SN/T 2843—2011《生絲含膠率的測定方法》中沒有這個規(guī)定。

2 新型含膠率檢驗裝置設計

上述3種試驗方法雖然測試方法和設置簡單，但均需要手工攪拌，費時費力。為了克服現(xiàn)有測試方法中的手工攪拌脫膠的不足，本文設計一種半自動生絲含膠率測試儀，該測試儀可以通過自動旋轉(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)約時間，提高檢驗效率，并且可提高檢驗結(jié)果的準確率，同時提高了含膠率檢驗的安全性。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、機架和電機等部件組成，半自動生絲含膠率測試儀的主要構成如圖1所示。

測試儀設計了4個不銹鋼圓筒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8固定于機架7上，電機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8相連以控制樣品圓筒進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，代替手動攪拌進行脫膠。

半自動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)部的電路控制關系。圖2中，M為電機、PLC為控制系統(tǒng)、AM為幅度調(diào)制器、STF為變頻器正向輸進端、STR為變頻器反向輸進端、SD為待機關機腳、KA01和KA02為開關。當4個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置主界面進行選擇并調(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)電機轉(zhuǎn)速。KA01和KA02分別控制電機進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，同時又通過模數(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前儀器運作信息。

3 比較實驗

3.1 實驗材料和方法

從絲廠中隨機抽取不同規(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》進行含膠率檢驗，實驗組使用半自動生絲含膠率測試儀進行含膠率檢驗。后者脫膠時，旋開4個樣品圓筒的筒蓋，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4個樣品圓筒在鍋中進行正反向交替旋轉(zhuǎn)，使生絲樣品與碳酸鈉溶液充分接觸。煮沸30 min后，關閉電磁爐和半自動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，至少反復沖洗3遍。重復以上步驟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算公式計算得到樣品的平均含膠率。

3.2 實驗數(shù)據(jù)

5組樣絲對照組和實驗組含膠率檢驗數(shù)據(jù)如表2所示，可見，半自動生絲含膠率測試儀與傳統(tǒng)檢驗方法得出的數(shù)據(jù)誤差較少，誤差少于2%，檢測結(jié)果可靠。在檢測實驗時間上，傳統(tǒng)檢驗方法中，需2人共同操作，耗時大于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。由于在檢測實驗中通過電機帶動樣品進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使樣品充分與溶液接觸，能使脫膠更加徹底，因此增強了檢測結(jié)果的準確性。此外，實驗不需要人工攪拌，避免了檢驗員近距離接觸沸水，增強了檢驗裝置的安全性。

4 結(jié) 論

通過設計一種半自動生絲含膠率測試儀來測試生絲的含膠率，并與傳統(tǒng)方法進行比較，分析得到結(jié)論如下：

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

b）使用本文設計的半自動生絲含膠率測試儀，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)果的準確性提高。此外，還避免了檢驗員近距離接觸沸水，增強了檢驗裝置的安全性。

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