無絲鞘繅絲的假捻裝置及工藝研究

張彩珍，陳文興，傅雅琴

(1.浙江嘉欣金三塔絲針織有限公司，浙江嘉興314000;2.浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310018)

在繅絲過程中，緒下繭的緒絲通過集緒器之后，形成的絲條中含有大量水分，且繭絲相互間黏結(jié)松散，未能緊密抱合，若直接卷繞成形，不僅不易烘干，影響絲色，而且會(huì)使絲膠相互膠著形成硬膠絲片，復(fù)搖時(shí)絲條不易退繞，容易造成切斷。因此，在繅絲工序中，需要在卷繞成絲片前，通過絲鞘發(fā)散絲條中的水分，提高絲條的圓整程度，增加絲條的抱合性能。

絲鞘是由通過集緒器的絲條，繞經(jīng)上鼓輪、下鼓輪，利用絲條本身前后段相互捻絞，再引過絡(luò)交器而形成的，其實(shí)質(zhì)是絲條的假捻。毛偉麗[1]研究了絲鞘長度對生絲抱合指標(biāo)的影響，表明短絲鞘影響生絲的抱合指標(biāo)，在生產(chǎn)中統(tǒng)一絲鞘長度有利于提高生絲的抱合指標(biāo);李茂松等[2]認(rèn)為絲鞘是生絲結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵，絲膠黏合作用是生絲結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ);沈振秋[3]的研究認(rèn)為絲鞘長度對自動(dòng)繅的生絲的抱合有重要的作用。從這些研究中可以看出，絲鞘及絲鞘的長度在繅絲過程中有著非常重要的作用。但到目前為止，在繅絲生產(chǎn)中，國內(nèi)外的捻鞘全部需要由工人手工操作來完成。這種手工制作的絲鞘雖能較好地滿足繅絲的工藝要求，但存在著勞動(dòng)成本高、影響繅絲的自動(dòng)化程度等問題，且捻鞘過程中同一個(gè)操作工在不同的時(shí)間段或不同的操作工之間，由于用力程度或熟練程度的不同，容易出現(xiàn)臺(tái)與臺(tái)之間，甚至緒與緒之間絲鞘長短不一，松鞘、吊鞘等現(xiàn)象，影響生絲質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)效率。為此，本研究探索性地提出了利用機(jī)械裝置對絲條進(jìn)行假捻，實(shí)現(xiàn)無絲鞘繅絲，以期為提高繅絲自動(dòng)化程度及生絲質(zhì)量提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 絲條假捻裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于絲鞘的實(shí)質(zhì)是絲條的假捻，為此，根據(jù)絲鞘的假捻原理，設(shè)計(jì)并制作了替代絲鞘的機(jī)械假捻裝置，其結(jié)構(gòu)示意見圖1。安裝在繅絲機(jī)中的絲鞘的位置(集緒器與感知器之間)，并取代絲鞘。

圖1 替代絲鞘假捻裝置示意Fig.1 Schematic of false twist device replace croisure

1.2 樣絲的制備

在安裝替代絲鞘假捻裝置的自動(dòng)繅絲機(jī)中，進(jìn)行樣絲的生產(chǎn)。在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，主動(dòng)齒輪8做高速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)上搖桿9做往復(fù)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)上往復(fù)移動(dòng)假捻?xiàng)U10在滑輪4上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)齒輪8與從動(dòng)齒輪7嚙合，從動(dòng)齒輪7做高速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)下?lián)u桿6做往復(fù)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)下往復(fù)移動(dòng)假捻?xiàng)U5在滑輪4上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。絲條3從下導(dǎo)絲鉤2穿過，依次進(jìn)入下往復(fù)移動(dòng)假捻?xiàng)U5和上往復(fù)移動(dòng)假捻?xiàng)U10，緊緊地貼在包覆在假捻?xiàng)U外面的摩擦材料12上，假捻?xiàng)U的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)使得絲條3繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在繅絲過程中使絲條假捻，實(shí)現(xiàn)無絲鞘繅絲。

設(shè)定上下往復(fù)移動(dòng)假捻?xiàng)U的往復(fù)速度分別為105、120、180、205 次/min 的條件下，繅制樣絲，所繅生絲規(guī)格為23.3 dtex(20/22D)。并與在原料繭、規(guī)格、車速等其他工藝相同的條件下，利用常規(guī)的絲鞘繅絲得到的生絲進(jìn)行比較。確立基本工藝后，穩(wěn)定假捻?xiàng)U的往復(fù)速度進(jìn)行批量生產(chǎn)。

1.3 絲片回潮率的測試

1.4 力學(xué)性能測試

采用XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀對生絲的強(qiáng)伸力進(jìn)行測試。拉伸速度為500 mm/min，夾距為500 mm，預(yù)加張力為0.05 cN/dtex(0.45 cN/D)。每組測試50個(gè)有效試樣。對批量生產(chǎn)的生絲委托浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局絲類檢驗(yàn)中心按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

1.5 生絲的清潔、潔凈及抱合測定

小樣生產(chǎn)的生絲在實(shí)驗(yàn)室或企業(yè)進(jìn)行自檢，批量生產(chǎn)生絲委托浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局絲類檢驗(yàn)中心對樣絲的清潔、潔凈及抱合等生絲品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定。由于不會(huì)影響生絲偏差等品質(zhì)指標(biāo)，因此，與絲鞘無關(guān)的生絲品質(zhì)指標(biāo)不進(jìn)行具體測定。

1.6 XRD 測試

采用X'TRA型X射線多晶粉末衍射儀(Cu靶，Kα射線)對絲纖維結(jié)晶度進(jìn)行測試。操作條件:管電壓40 kV，管電流40mA，掃描范圍5°～50°，掃描速度2°/min。根據(jù)下式計(jì)算各樣品的結(jié)晶度。

式中:Xc為樣品的結(jié)晶度;Ic樣品中結(jié)晶區(qū)對X射線的衍射程度;Io樣品中無定形區(qū)(非晶區(qū))對X射線的散射強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 無絲鞘繅絲對小絲片回潮率的影響

表1 小絲片的回潮率Tab.1 Moisture regain of yarnsheet

表1 小絲片的回潮率Tab.1 Moisture regain of yarnsheet

樣絲制備條件回潮率/%常規(guī)繅絲58.99無絲鞘繅絲假捻?xiàng)U往復(fù)速度/(次·min－1)105 102.32 120 74.97 180 62.23 20562.01

2.2 無絲鞘繅絲對生絲的強(qiáng)伸度和抱合指標(biāo)的影響

由于生絲的偏差、總差等指標(biāo)主要與感知器、添緒系統(tǒng)及車速等有關(guān)[6]，與絲鞘的關(guān)系不大。因此，利用機(jī)械裝置對絲條進(jìn)行假捻，替代常規(guī)繅絲，除了影響絲片的回潮率外，由于繅絲的絲道路徑有所變化，最可能影響的是生絲的強(qiáng)度、伸長度和抱合指標(biāo)[7]。為此，在假捻?xiàng)U的往復(fù)速度分別為105、120、180、205次/min的條件下，對繅制生絲的拉伸強(qiáng)度、伸長率和抱合指標(biāo)進(jìn)行了測定，結(jié)果見表2。

表2 生絲的拉伸性能及抱合性能Tab.2 The tensile properties and well performance of rawsilk

從表2可以看出，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，往復(fù)速度越快，生絲抱合次數(shù)越多，但伸長率和強(qiáng)度有所下降。綜合表1和表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為往復(fù)次數(shù)以180次/min左右為宜。

在改裝的自動(dòng)繅絲機(jī)中，假捻?xiàng)U以往復(fù)速度180次/min進(jìn)行批量繅絲，繅制生絲委托浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局進(jìn)行檢驗(yàn)，得到的質(zhì)量指標(biāo)見表3。

表3 生絲商檢主要質(zhì)量指標(biāo)Tab.3 The main quality indicators of the inspection of rawsilk

從表3可以看出，利用替代絲鞘裝置進(jìn)行無絲鞘繅絲得到的生絲的清潔、潔凈、強(qiáng)度、伸長率等質(zhì)量指標(biāo)與常規(guī)繅絲得到的生絲質(zhì)量指標(biāo)基本接近，而抱合指標(biāo)有所提高。這主要是由于利用機(jī)械裝置對絲條進(jìn)行假捻，避免了短絲鞘產(chǎn)生的低抱合現(xiàn)象，從而使生絲的抱合質(zhì)量有所提高。

2.3 無絲鞘繅絲對生絲外觀形態(tài)的影響

為了比較無絲鞘繅絲對生絲外觀形態(tài)的影響，利用掃描電子顯微鏡對常規(guī)繅絲與無鞘繅絲的縱向形態(tài)進(jìn)行比較，得到的結(jié)果見圖2。

圖2 生絲的外觀形態(tài)Fig.2 Appearance of rawsilk

從圖2可以看出，利用替代絲鞘裝置進(jìn)行無絲鞘繅絲得到的生絲樣品的外觀形態(tài)，與傳統(tǒng)的手工捻鞘進(jìn)行繅絲得到的生絲樣品的外觀形態(tài)基本相同，顯示無絲鞘繅絲對生絲的外觀形態(tài)沒有影響。

2.4 替代絲鞘假捻裝置繅絲對生絲結(jié)晶度的影響

為了進(jìn)一步了解無絲鞘繅絲對生絲結(jié)晶度的影響，利用X射線衍射儀對樣品生絲的X射線衍射曲線進(jìn)行測定，得到的結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，兩種樣品曲線的形狀基本相同，主峰位置及強(qiáng)度基本不變[8]，分峰計(jì)算后的結(jié)晶度基本相同，顯示無絲鞘繅絲對生絲的結(jié)晶度沒有明顯影響。

圖3 樣品生絲的XRD衍射曲線Fig.3 XRD diffraction curve of rawsilksamples

3 結(jié)論

通過對絲鞘作用原理的分析，研制了往復(fù)式絲條假捻裝置，并利用該裝置進(jìn)行了無絲鞘繅絲。通過對制備生絲的相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)及結(jié)晶度分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)替代絲鞘的假捻裝置的往復(fù)桿移動(dòng)速度為180次/min時(shí)，所制備生絲的清潔、潔凈、強(qiáng)度、伸長率等指標(biāo)，與利用傳統(tǒng)絲鞘繅制的生絲基本相同，抱合指標(biāo)有所提高，完全能夠滿足生產(chǎn)要求，顯示利用機(jī)械裝置對絲條進(jìn)行假捻，替代傳統(tǒng)的絲鞘，實(shí)現(xiàn)無鞘繅絲是完全可行的。

[1]毛偉麗.絲鞘長度，絲膠溶失對生絲抱合力的影響[J].絲綢，1987(10):15-18.MAO Weili.Influence of the filamentsheath length andsericin dissolution loss on the cohesive force of rawsilk[J].Journal of Silk，1987(10):15-18.

[2]李茂松，周華.生絲結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的研究(Ⅱ):繭絲在生絲中的卷曲與轉(zhuǎn)移[J].浙江絲綢工學(xué)院學(xué)報(bào)，1984，1(4):1-6.LI Maosong，ZHOU Hu.Astudy on the formation mechanism of the rawsilkstructure[J].Journal of Zhejiang Institute of Silk Textiles，1984，1(4):1-6.

[3]沈振秋.自動(dòng)繅生絲抱合力差的成因探討[J].絲綢，1993(10):36-37.SHEN Zhenqiu.Causes to discuss of the bad cohesive force of automatic reeling rawsilk[J].Journal of Silk，1993(10):36-37.

[4]傅雅琴.制絲過程中絲條塑性變形的研究[J].紡織學(xué)報(bào)，2000，21(2):46-48.FU Yaqin.An investigation on plastic deformation ofsilkstrand during silk processing[J].Journal of Textile Research，2000，21(2):46-48.

[5]李廣蘭.如何提高自動(dòng)繅生絲斷裂伸長率[J].絲綢，1999(3):15-18.LI Guanglan.How to improve the elongation at break of automatic reeling rawsilk[J].Journal of Silk，1999(3):15-18.

[6]許才定，唐先紅，孔育國.自動(dòng)繅繅絲生產(chǎn)的技術(shù)總結(jié)(1):強(qiáng)化管理，做小生絲纖度偏差，總差及繅折[J].絲綢，2001(4):18-21.XU Caiding，TANG Xianhong，KONG Yuguo.Summary about the technique of auto-reeling production(1):tostrengthen management and to reduce raw silk denier deviation，total deviation and reeling discount[J].Journal of Silk，2001(4):18-21.

[7]RAJKHOWA R，GUPTA V，KOTHARI V.Tensilestressstrain and recovery behavior of Indiansilk fibers and theirstructural dependence[J].Journal of Applied Polymer Science，2000，77(11):2418-2429.

[8]盛家鏞，陳宇岳.家蠶膨松絲的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)研究[J].蠶業(yè)科學(xué)，1999，25(1):46-52.SHENG Jiayong，CHEN Yuyue.Research on the assemblestructures of the bulkymulberrysilk filament[J].Science of Sericulture，1999，25(1):46-52.