柔軟工藝對生絲性能的影響

許鳳麟, 趙駱建, 徐英蓮

(1.浙江理工大學 先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室，杭州 310018; 2.南充出入境檢驗檢疫局，四川 南充 637900)

柔軟工藝對生絲性能的影響

許鳳麟1, 趙駱建2, 徐英蓮1

(1.浙江理工大學 先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室，杭州 310018; 2.南充出入境檢驗檢疫局，四川 南充 637900)

為開發(fā)適合于絲針織工藝的柔軟生絲，采用生絲柔軟浸泡和蠶繭柔軟滲透二種不同的生絲制備工藝，測試其性能，探討生產(chǎn)工藝對生絲性能的影響。研究結(jié)果表明：生絲生產(chǎn)工藝直接影響絲膠的分布和柔軟劑的滲透程度；浸泡工藝中柔軟劑主要作用于生絲外圍絲膠，其表面光滑緊致，與常規(guī)生絲相比，強、伸度下降，初始模量下降19%左右，潤滑度提升4%左右；滲透工藝柔軟劑直接作用于繭絲外圍絲膠，繭絲間的抱合程度弱，生絲表面結(jié)構(gòu)松散，強度下降、伸長度提高，初始模量下降37%左右，潤滑度提升9%左右。即二種工藝的生絲都能滿足針織成圈的要求，但滲透工藝生絲的柔軟效果更佳。

生絲; 力學性能; 柔軟性能; 潤滑性能; 抱合性能

生絲絲膠是一種球狀蛋白，性脆而缺乏彈性，而且性能活潑[1-2]。絲膠的含量及凝固狀態(tài)[3]在一定程度上影響著生絲的性能。為了使蠶絲具有良好的編織性，提高蠶絲在針織領(lǐng)域的利用率，需要提高生絲的柔軟性。影響生絲柔軟性能的因素有很多[4-5]，比如柔軟劑的品種、柔軟絲的生產(chǎn)工藝、柔軟工藝參數(shù)等都影響生絲表面絲膠的膨化程度、生絲對柔軟劑的吸收程度和柔軟劑在生絲表面的分布，從而影響生絲的柔軟等物理機械性能。

本研究選用生絲柔軟劑氨基硅油SM-17，采用蠶繭柔軟劑滲透處理和生絲柔軟浸泡處理二種不同的工藝生產(chǎn)柔軟絲，從生絲的表面形貌、抱合力、取向度、斷裂強力、斷裂伸長、初始模量、潤滑度等幾個方面，與常規(guī)生絲和脫膠率為24%的脫膠絲比較，針對柔軟工藝對生絲性能的影響進行研究。

氨基硅油SM-17是以二甲基硅油和多種表面活性劑為主要成分的綜合型助劑，常作為真絲紡織品的柔軟處理助劑[6]。生絲柔軟浸泡處理是指蠶繭繅成絲后添加柔軟劑，進行柔軟整理，即先將絞絲浸漬柔軟處理后晾干，再經(jīng)絡(luò)筒后進行編織。此法通用性強，適合于利用常規(guī)生絲進行絲針織生產(chǎn)。蠶繭柔軟劑滲透處理是指在煮繭前對繭絲絲膠進行滲透、柔軟處理，即在生絲中蠶絲還沒有抱合成形前添加柔軟劑，然后經(jīng)過繅絲制成絲。這種方法將柔軟工藝和繅絲工藝糅合在一起，具有提高柔軟劑滲透性和生絲均勻軟化等優(yōu)點[7]。

1 試 驗

1.1 材料、試劑與儀器

材料：干繭(春繭)。

試劑：氨基硅油SM-17(工業(yè)用，杭州英侖絲綢科技研究所有限公司)，NaHCO3(分析純，杭州米克化工儀器有限公司)。

儀器：2XZ-2旋片真空泵(浙江黃巖求精真空泵)，SR-1000型自動繅絲機(四川省絲綢工業(yè)研究所)，XL-2型紗線強伸度儀(上海新纖儀器有限公司)，SL-1型潤滑度儀(上海市絲綢工業(yè)公司職工大學)，Y371型抱合力機(南通三思機電科技有限公司)，HH-S型恒溫水浴鍋(金壇市晶玻實驗儀器廠)，Y802型八籃恒溫烘箱(國營常州紡織儀器廠)，BS2002-WE1型電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)。

1.2 生絲制備工藝

1.2.1 常規(guī)生絲制備工藝

工藝流程：剝繭→選繭→真空滲透→煮繭→繅絲→烘干。

真空滲透工藝：水溫40 ℃，真空度90 KPa，每次30 s，滲透3次。

煮繭工藝：浴比1︰100，煮繭溫度98 ℃，煮繭時間5 min，調(diào)整溫度60 ℃，調(diào)整時間2 min，煮繭、調(diào)整各3次，保護溫度40 ℃。

繅絲工藝：索緒溫度90 ℃，理緒溫度40 ℃，轉(zhuǎn)速140 r/min，絲鞘長度10 cm，生絲纖度22.2/24.4 dtex(8粒繭)。

烘干工藝：單絲紅外烘干，溫度45～50 ℃。

1.2.2 柔軟生絲制備工藝

工藝流程：剝繭→選繭→真空滲透→柔軟劑煮繭→繅絲→烘干。

真空滲透、煮繭工藝：選用氨基硅油SM-17柔軟劑，質(zhì)量濃度4.5 g/L，對蠶繭進行滲透，其他工藝參數(shù)與常規(guī)生絲生產(chǎn)工藝相同。

1.2.3 浸泡生絲制備工藝

1.2.4 脫膠絲制備工藝

以上四類生絲制備方法，如表1所示。

表1 生絲小樣種類

1.3 測試方法

1.3.1 生絲表面形貌觀測

采用JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡對生絲表面形貌進行觀測，加速電壓5 kV，放大倍數(shù)1 000。

1.3.2 生絲抱合力測試

測定方法參照GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》執(zhí)行。

采用Y371型抱和力機對生絲進行抱和力的測試。隨機選取10段絲，進行測試，摩擦直到半數(shù)以上絲條中出現(xiàn)6 mm及以上的絲條開裂時，記錄摩擦次數(shù)并取其平均值。

1.3.3 生絲取向度測試

采用SCY-Ⅲ型聲速取向測量儀對生絲進行取向度的測試。隨機選取5段絲，依次放于SCY-Ⅲ型聲速測量儀上，按其操作步驟，測試5次，待5次測試完成后，微型打印機自動打印測試結(jié)果，記錄相應(yīng)生絲fs值即可。

1.3.4 生絲力學性能測試

測定方法參照GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》執(zhí)行。采用XL-2型紗線強伸度儀對生絲斷裂強度、斷裂伸長率及初始模量進行測試。調(diào)節(jié)夾持距離500 mm，拉伸速度500 mm/min，預(yù)加張力1.0 cN。對每個試樣測試50次，實驗結(jié)果取其平均值。所有樣品均在溫度為(20±2.0) ℃、相對濕度為(65.0±4.0)%條件下，平衡12 h以上后進行測試。

1.3.5 生絲潤滑度測試

采用SL-1型潤滑度儀對生絲潤滑度進行測試。它是以一定長度的絲條通過滑輪組所需時間的長短來反映潤滑性能的[9]。隨機選取10段絲，每段絲測試5次，記錄絲條滑落時間并取其平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 生絲表面形貌分析

從圖1可看出，常規(guī)生絲和浸泡生絲S的縱向整體上都比較平整，相對而言，浸泡絲表面更為光滑緊致。這是由于浸泡時纖維表面有部分絲膠溶解、膨化，干燥時，膨化的絲膠在生絲絲條上重新分布。柔軟生絲S單絲間抱合的緊密程度較低，主要是由于在蠶繭真空滲透和煮繭過程中添加了柔軟助劑，柔軟劑滲透到繭絲的絲膠中，影響了繅絲時繭絲之間的抱合。

圖1 絲纖維的SEM圖Fig.1 SEM images of silk fiber

2.2 生絲抱合性能分析

脫膠絲由于絲膠的脫去，部分絲條已開裂，不宜于抱合度的測試。常規(guī)生絲、浸泡生絲S、柔軟生絲S的抱合力測定結(jié)果如圖2所示。

圖2 生絲抱合性能的測試Fig.2 The cohesion property test of raw silk

從圖2可以看出，柔軟絲和浸泡絲的抱合力都降低了，浸泡生絲S下降23.79%，柔軟生絲S下降25.29%，兩者相差不大。

生絲抱合性能主要取決于繭絲之間相互膠著面積的大小及黏合的緊密程度。在生絲制備過程中，有柔軟劑存在條件下，柔軟劑進入絲膠分子內(nèi)部，破壞了絲膠分子間的結(jié)合力，降低了繭絲之間的黏著力，繭絲間的抱合作用降低，故在生絲抱合性能測試中，浸泡生絲和柔軟生絲較常規(guī)絲抱合次數(shù)下降20次左右。其中，在浸泡生絲生產(chǎn)工藝中，柔軟劑主要作用于生絲外圍的絲膠；而在柔軟生絲生產(chǎn)工藝中，柔軟劑直接作用于繭絲外圍的絲膠，滲透更為充分，所以柔軟生絲的抱合性能略差于浸泡生絲。

2.3 生絲取向性能分析

常規(guī)生絲、浸泡生絲S、柔軟生絲S、脫膠絲的取向性能測定結(jié)果如圖3所示。

圖3 生絲取向性能的測試Fig.3 The orientation property test of raw silk

從圖3可知，不同工藝生絲的取向度在0.95～0.99，差別不大。浸泡生絲S的取向度提升1.01%，柔軟生絲S降低1.29%，脫膠絲降低3.62%。這說明繭絲的取向度主要由絲素的性能決定，絲膠的含量對其有一定的影響，絲膠的分布對其影響不大。

纖維的取向度取決于纖維的分子結(jié)構(gòu)與大分子的結(jié)晶度，而繭絲的結(jié)晶區(qū)主要集中在絲素部分，絲膠有一定的結(jié)晶度，但結(jié)晶度很小，所以絲纖維的取向度主要是由絲素的性能決定。試驗中脫膠絲的絲膠已部分脫去，其取向度只降低了3%左右，由此可看出，絲膠的含量對絲纖維的結(jié)晶度有一定的影響，但影響很小。柔軟處理主要是對蠶絲絲膠蛋白進行改性處理，對絲素影響不大。所以經(jīng)過柔軟處理，生絲的取向度差異不大。

浸泡生絲取向性能略優(yōu)于柔軟生絲，浸泡生絲柔軟劑主要作用于生絲外圍的絲膠，生絲整體結(jié)構(gòu)變化不大；而柔軟生絲柔軟劑直接作用于繭絲外圍的絲膠，繭絲大分子間作用力也較小，從而影響其取向性能。

2.4 生絲力學性能分析

常規(guī)生絲、浸泡生絲S、柔軟生絲S、脫膠絲的力學性能測定結(jié)果如表2、圖4所示。

表2 生絲的力學性能

圖4 生絲力學性能的測試Fig.4 The mechanical property test of raw silk

由表2和圖4可知，與常規(guī)生絲相比，浸泡生絲S平均斷裂強力下降19%，柔軟生絲S下降31.9%。經(jīng)過柔軟處理，生絲斷裂強力都有一定程度的下降。

浸泡生絲S在柔軟劑的作用下，生絲外圍絲膠膨化(部分溶解)，減弱絲膠分子間相互作用力，生絲的斷裂強力有所下降。柔軟生絲S經(jīng)過高溫柔軟劑煮繭，柔軟劑直接作用于繭絲外圍絲膠，滲透更為充分，繭絲間抱合能力減弱，生絲斷裂強力下降明顯。

從表2還可以看出，與常規(guī)生絲相比，浸泡生絲S斷裂伸長下降9.39%，柔軟生絲S提高3.87%，脫膠絲下降26.52%。由此可見生絲伸長率與絲膠含量有關(guān)，柔軟處理工藝對生絲斷裂伸長率影響不大。

一般來說，生絲伸長率會隨著絲膠含量的減少而下降[10]。脫膠絲絲膠的脫去，繭絲間絲膠的抱合作用大大減弱，使得生絲伸長明顯的減弱。浸泡生絲S由于在浸泡過程中，生絲表面絲膠有部分膨化、溶解，其絲膠含量較常規(guī)生絲和柔軟生絲低，所以斷裂伸長率有所下降。柔軟生絲S將柔軟工藝和煮繭工藝同步進行，絲膠含量與常規(guī)生絲近似，故其伸長率變化不大。

由表2可以看出，與常規(guī)生絲相比，浸泡生絲S初始模量降低19%，柔軟生絲S降低36.8%，脫膠絲降低11.9%。絲膠的含量減少可降低生絲初始模量，柔軟工藝對生絲的初始模量有較大的影響。

初始模量是代表紡織材料在受拉伸力很小時抵抗變形的能力[11]。絲膠的含量、柔軟劑的品種及柔軟劑在絲膠中滲透程度對生絲初始模量都有相當程度的影響。脫膠絲經(jīng)過脫膠工藝，其初始模量明顯下降。試驗所用的柔軟劑氨基硅油SM-17含有二甲基硅油和多種表面活性劑，能有效滲透至絲膠內(nèi)部，并與絲膠發(fā)生反應(yīng)，生成有機硅彈性膜包覆在生絲表面，降低生絲的初始模量，消除絲膠對初始模量的影響，所以柔軟生絲S和浸泡生絲S的初始模量都大幅度下降，甚至低于脫膠絲。由于生絲的柔軟工藝影響柔軟劑在絲膠中的滲透程度：浸泡生絲S是生絲抱合成形后，再采用柔軟劑對生絲進行浸泡處理，所以柔軟劑只滲入在生絲外圍絲膠內(nèi)；而柔軟生絲S是直接對繭絲進行柔軟劑滲透處理，然后繅絲抱合成生絲，所以柔軟劑分布于繭絲周圍，充分滲透入絲膠內(nèi)部，大大提高了生絲的柔軟性能。

2.5 生絲潤滑性能分析

常規(guī)生絲、浸泡生絲S、柔軟生絲S、脫膠絲的潤滑度測定結(jié)果如表3所示。

表3 生絲的潤滑性能

由表3可知，柔軟工藝和浸泡工藝處理都在不同程度上提高了生絲的潤滑度，柔軟生絲S潤滑度相比常規(guī)生絲提升8.87%，浸泡生絲S提升3.67%，脫膠絲提升8.26%。

潤滑度是表示紡織材料摩擦力很小時抵抗磨損的能力[7]。潤滑度的高低主要取決于生絲的柔軟度及纖維表面摩擦性能。由表2可知，浸泡生絲S、柔軟生絲S及脫膠絲的初始模量較低，柔軟性能良好，所以其潤滑度都較常規(guī)生絲有不同程度的提高；浸泡生絲S的潤滑度CV值為5.27%，柔軟生絲S的潤滑度CV值為6.45%，均高于常規(guī)生絲和脫膠絲，主要是由于在柔軟處理時，生絲的絲膠經(jīng)過溶解、膨化、重新分布，絲膠分布變得不均勻，增大了生絲纖維表面的摩擦力。

3 結(jié) 論

1)生絲取向度主要由絲素的性能決定，絲膠的含量和分布對其影響不大。

2)浸泡生絲生產(chǎn)工藝中，柔軟劑主要作用于生絲外圍絲膠，與常規(guī)生絲相比，斷裂強力下降19%左右，伸長率下降9%左右，初始模量下降19%左右；柔軟生絲生產(chǎn)工藝中柔軟劑直接作用于繭絲外圍絲膠，柔軟劑滲透更深入，強度下降32%左右，伸長率提高4%左右，初始模量下降37%左右。

3)浸泡生絲表面光滑緊致，與常規(guī)生絲相比，抱合力下降24%左右，潤滑度提升4%左右；柔軟生絲表面結(jié)構(gòu)較松散，抱合力下降25%左右，潤滑度提升9%左右。

4)生絲生產(chǎn)工藝直接影響絲膠的分布和柔軟劑的滲透程度，對絲素影響不大。浸泡生絲和柔軟生絲柔軟度和潤滑度均能滿足針織成圈的要求，但柔軟生絲的柔軟效果更佳。

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The Influence of Soft Process on Properties of Raw Silk

XU Fenglin1, ZHAO Luojian2, XU Yinglian1

(1.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Nanchong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau of China, Nanchong 637900, China)

In order to develop soft raw silk suitable for knitting technology, this paper mainly described two raw silk preparation technologies: raw silk soft soaking and soft cocoon permeation. Besides, this paper tested the properties and discussed effects of production technologies on raw silk properties. The results show that production technologies of raw silk directly affect the distribution of sericin and penetration of softening agent. In soaking process, softening agent mainly acts on the sericin outer of raw silk. Compared with conventional raw silk, the surface of treated silk is more smooth and compact, but the strength and elongation decrease; the initial modulus decreases about 19%, while lubrication increases about 4%. In penetration process, softening agent directly acts on the sericin on the periphery of cocoon filament. After the treatment, the cohesion between cocoon filaments becomes weaker; the surface structure gets looser; the strength decreases; the elongation increases; the initial modulus decreases about 37%, while lubrication increases about 9%. Both of these two kinds of silk can meet the requirements of knitting, but the raw silk treated by penetration process performs better in terms of softness.

raw silk; mechanical property; soft property; lubrication property; cohesion property

2014-09-16;

2014-11-19

許鳳麟(1990-)，女，碩士研究生，研究方向為現(xiàn)代紡織技術(shù)及新產(chǎn)品研究。通信作者：徐英蓮，高級工程師，xyl6000@126.com。

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.03.003

TS145.2

A

1001-7003(2015)03-0011-05 引用頁碼: 031103