半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率檢驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)探索

蘇日娜

摘要： 蠶絲被作為中國(guó)最古老并沿襲至今的傳統(tǒng)寢被，在中國(guó)已有5500余年歷史，也是中國(guó)傳統(tǒng)絲綢產(chǎn)品和重要出口商品。但由于蠶絲被生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，行業(yè)進(jìn)入門檻低，市場(chǎng)上蠶絲被的品質(zhì)良莠不齊，以假亂真、以次充好的現(xiàn)象時(shí)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(dǎo)致蠶絲被板結(jié)發(fā)黃，直接影響到了蠶絲被的品質(zhì)。因此，機(jī)制桑蠶絲綿片的含膠量為貿(mào)易所重視，與消費(fèi)者的切身利益息息相關(guān)。目前，中國(guó)的含膠率檢測(cè)大多沿用傳統(tǒng)裝置，需要檢驗(yàn)員手動(dòng)操作，檢驗(yàn)效率低，風(fēng)險(xiǎn)性高。文章通過改進(jìn)傳統(tǒng)含膠率檢驗(yàn)裝置的弊端，探索設(shè)計(jì)一種半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率檢驗(yàn)裝置，以提高檢驗(yàn)效率，增強(qiáng)檢驗(yàn)的安全性。

關(guān)鍵詞： 絲綿片;含膠率;蠶絲被;脫膠;半自動(dòng)檢驗(yàn)裝置

中圖分類號(hào)： TS192.53 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ? 文章編號(hào)： 1001-7003（2019）04-0008-04 ? 引用頁(yè)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(jī)制桑蠶絲綿片是使用桑蠶繭、蛹襯為原料，經(jīng)機(jī)制開繭脫膠處理而成的絮狀產(chǎn)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(guó)內(nèi)外消費(fèi)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(huì)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(dǎo)致蠶絲被板結(jié)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(zhì)[3]。但由于世界上各檢測(cè)機(jī)構(gòu)的含膠率檢測(cè)大多沿用傳統(tǒng)裝置，需要檢驗(yàn)員手工進(jìn)行不停操作，不僅耗時(shí)耗力，而且影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)攪拌沸水還對(duì)檢驗(yàn)員的人身安全造成了潛在的威脅[4]。本文在傳統(tǒng)檢驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上加以改造，通過增加機(jī)架、調(diào)距裝置、PLC、電機(jī)、連接桿和若干球型支架等，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌，同時(shí)增大樣品與溶液的接觸面積，提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 傳統(tǒng)的機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率檢驗(yàn)裝置

目前，按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率的測(cè)定，是將試樣置于烘箱中烘至恒重后，放入預(yù)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(fù)沖洗三遍。重復(fù)以上步驟三次后，將脫膠已凈的試樣晾干或預(yù)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(jì)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(gè)脫膠過程中，由于絲綿片被裝進(jìn)紗布袋，紗布袋片在水中會(huì)粘連，導(dǎo)致絲綿片樣品與溶液接觸不充分，同時(shí)需要檢驗(yàn)員手工進(jìn)行不停地?cái)嚢?、戳散[7]，不僅耗時(shí)耗力，降低了檢驗(yàn)效率，攪拌不充分也會(huì)導(dǎo)致脫膠不均勻，影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，除此之外，攪拌沸水還對(duì)檢驗(yàn)員的人身安全造成了潛在的威脅。

2 半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率檢驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

為了克服現(xiàn)有的紗布袋片粘連和手工攪拌脫膠的不足，本文擬設(shè)計(jì)一種半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀。該測(cè)試儀可以為紗布袋提供支撐，避免紗布袋粘連，同時(shí)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，提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確率，而且能夠節(jié)約時(shí)間，提高檢驗(yàn)效率，還加強(qiáng)了含膠率檢驗(yàn)的安全性。

2.1 選用材料

定制機(jī)架、調(diào)距裝置、PLC、電機(jī)、十字支架、連接桿和4個(gè)球型支架等。

2.2 設(shè)計(jì)方法

2.2.1 半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀外觀設(shè)計(jì)

制作四個(gè)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(diào)距裝置相連，調(diào)距裝置是由一組可伸縮不銹鋼管組成的，通過伸縮調(diào)節(jié)高度升降樣品圓筒。電機(jī)固定于機(jī)架上，電機(jī)輸出軸與調(diào)距裝置的上端固定，調(diào)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(diào)距裝置用于調(diào)節(jié)連接桿的高度以升降球狀支架，PLC與電機(jī)相連以控制其進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，代替手動(dòng)攪拌進(jìn)行脫膠[8]。圖1為半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀（正視圖、左視圖、俯視圖）。

2.2.2 半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀電路設(shè)計(jì)

圖2顯示了半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀內(nèi)部的電路控制關(guān)系[9]。圖2中，M代表電機(jī)、PLC代表控制系統(tǒng)、AM代表幅度調(diào)制器、STF代表變頻器正向輸進(jìn)端、STR代表變頻器反向輸進(jìn)端、SD代表待機(jī)關(guān)機(jī)腳、KAO1和KAO2代表開關(guān)。當(dāng)四個(gè)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(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀電源，通過顯示觸摸屏進(jìn)入設(shè)置主界面，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。PLC控制系統(tǒng)將輸出的信號(hào)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(hào)FX3GE）調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。KAO1和KAO2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)，在顯示觸摸屏上顯示當(dāng)前儀器運(yùn)作信息。

3 半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率檢驗(yàn)裝置使用方法

脫膠時(shí)，將已烘至恒重的試樣放入預(yù)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(gè)球型支架上，扎緊袋口，防止試樣漏出。通過調(diào)距裝置來調(diào)節(jié)球型支架的高度，使四個(gè)球型支架完全浸沒在盛有質(zhì)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(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀電源，通過控制面板來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，帶動(dòng)四個(gè)球型支架在不銹鋼鍋中進(jìn)行正反向交替旋轉(zhuǎn)，使絲綿片樣品與碳酸鈉溶液充分接觸。煮沸30min后，關(guān)閉爐火和半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率測(cè)試儀電源，通過調(diào)距裝置來調(diào)節(jié)球型支架的高度，使四個(gè)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(fù)沖洗三遍。重復(fù)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(jié) 論

本文改造的半自動(dòng)機(jī)制桑蠶絲綿片含膠率檢驗(yàn)裝置采用球型支架避免了袋片粘連，同時(shí)增大了紗布袋內(nèi)空間，增大了袋內(nèi)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(shí)，球型支架通過帶動(dòng)樣品進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使樣品充分與溶液接觸，脫膠更加徹底，增強(qiáng)了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。整個(gè)脫膠過程無需人工持續(xù)攪拌，節(jié)約了人力成本，增強(qiáng)了檢驗(yàn)裝置的安全性，使檢測(cè)更加便捷高效。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)地考察，目前市場(chǎng)上并無類似茸毛檢驗(yàn)煮煉裝置設(shè)計(jì)，因此具有較強(qiáng)的市場(chǎng)推廣前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪為華. 蠶絲被檢測(cè)中的質(zhì)量問題及對(duì)策[J]. 上海紡織科技， 2014，42（4）： 25-27.

WANG Weihua. Problems and countermeasures in quality detection of silk quilt [J]. Shanghai Textile Science & Technology， 2014，42（4）： 25-27.

[2]張辰蕾. 蠶絲被生產(chǎn)企業(yè)國(guó)際化經(jīng)營(yíng)對(duì)策研究[D]. 蘇州： 蘇州大學(xué)， 2013.

ZHANG Chenlei. Research on the International Operation of Silk Production Enterprises [D]. Suzhou： Soochow University， 2013.

[3]董雪， 盛家鏞， 邢鐵玲， 等. 絲膠蛋白的研究與應(yīng)用綜述[J]. 絲綢， 2011（12）： 16-18.

DONG Xue， SHENG Jiayi， XING Tieling， et al. Overview of sericin protein’s research and application [J]. Journal of Silk， 2011（12）： 16-18.

[4]周愛暉. 解密蠶絲被[J]. 中國(guó)纖檢. 2015（4）： 64-65.

ZHOU Aihui. The decryption of silk quilt [J]. China Fiber Inspection， 2015（4）： 64-65.

[5]王漸. 浙江： 重塑蠶絲被“外錦內(nèi)秀”進(jìn)行時(shí)[J]. 中國(guó)纖檢， 2011（20）： 11-15.

WANG Jian. Zhejiang： is going to reshape the silk quilt industy’s bright [J]. China Fiber Inspection， 2011（20）： 11-15.

[6]國(guó)家進(jìn)出口商品檢驗(yàn)局. 生絲檢驗(yàn)[M]. 天津： 天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1985.

National Import and Export Commodity Inspection Bureau. Raw Silk Inspection[M]. Tianjin： Tianjin Science and Technology Press， 1985.

[7]蓋國(guó)平， 陳興燦， 段保屹， 等. 生絲檢驗(yàn)方法和品質(zhì)分級(jí)的發(fā)展歷史[J]. 中國(guó)纖檢， 2016（11）： 78-83.

GE Guoping， CHEN Xingqi， DUAN Baoyi， et al. The development history of inspection methods and quality grading of raw silk [J]. China Fiber Inspection， 2016 （11） ： 78-83.

[8]王世剛， 張春宜， 徐起賀. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐[M]. 哈爾濱： 哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2001.

WANG Shigang， ZHANG Chunyi， XU Qihe. Mechanical Design Practice [M]. Harbin： Harbin Engineering University Press，2001.

[9]周守昌.電路原理[M]. 北京： 高等教育出版社， 1999.

ZHOU Shouchang. Circuit Principle [M]. Beijing： Education Press， 1999.

[10]蘇州絲綢工學(xué)院， 浙江絲綢工學(xué)院. 制絲學(xué)[M]. 北京： 紡織工業(yè)出版社， 1979.

Suzhou Silk Industry College， Zhejiang Silk Industry College. Silk Learning [M]. Beijing： Textile Industry Press， 1979.