磺化蓖麻油應(yīng)用于無煮繭自動繅絲工藝的研究

肖海波，李軍生，閻柳娟，黃國霞，鄧 塔，韋德科，徐立勤

(1.廣西工學(xué)院生物與化學(xué)工程系，廣西柳州545006;2.廣西金鼎制絲有限責(zé)任公司，廣西柳州545006)

通過使用恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑來改善繅絲成績，一直是國內(nèi)外繅絲行業(yè)普遍關(guān)注和研究的熱點問題。多年來，日本使用化學(xué)助劑提高煮繭效果，改善了生絲品質(zhì)［1］。近年來，廣西桑蠶業(yè)迅速發(fā)展，但由于廣西繭質(zhì)先天不足、加工技術(shù)不成熟及加工基礎(chǔ)薄弱，廣西生絲一直以中低檔形象出現(xiàn)在國內(nèi)市場，市場競爭力弱［2-4］。為了提高生絲生品質(zhì)，許多廣西生絲生產(chǎn)廠家，采取了無煮繭自動繅絲工藝、輔助添加化學(xué)助劑等措施。就目前的使用情況來看，國內(nèi)現(xiàn)有的煮繭助劑由于自身的局限性或?qū)V西蠶繭的作用效果不明顯，均未得到廣泛推廣。磺化蓖麻油是蓖麻油經(jīng)硫酸磺化、中和等工序后得到的產(chǎn)物，是一種優(yōu)良的陰離子表面活性劑。由于磺化蓖麻油具有良好的柔軟性、平滑性和潤濕浸透性，在真絲針織工藝中常用作生絲浸泡劑和拖油劑，以改善生絲的可織性［5］;由于具有良好的滲透性、柔軟光滑性和抗靜電性能，國內(nèi)的一些繅絲廠家常在真空給濕過程中加入磺化蓖麻油，以提高生絲的平滑性和柔軟性，防止絲條間的膠著，減少復(fù)搖切斷，防止產(chǎn)生脆弱絲［6-7］。此外，磺化蓖麻油還具有較強(qiáng)的耐堿、耐高溫和較好的滲透、分散和凈洗能力，將其加入到亞麻織物蒸煮過程中，可協(xié)同堿液除去非纖維類物質(zhì)，以提高織物的加工性能，是一種高效的亞麻織物的煮練助劑。雖然磺化蓖麻油在紡織印染行業(yè)早已有著較為廣泛的應(yīng)用［8］，但其在煮繭助劑領(lǐng)域的應(yīng)用卻鮮有報道。本試驗將磺化蓖麻油應(yīng)用到無煮繭自動繅絲工藝當(dāng)中，通過實繅試驗探究其對繅絲成績的影響，以期能為無煮繭自動繅絲工藝的改良提供參考。

1 試驗

1.1 試驗材料及設(shè)備

采用同一莊口、同一批次的宜州春繭和夏繭為試驗原料(廣西金鼎制絲有限責(zé)任公司)，原料繭繭質(zhì)見表1。磺化蓖麻油主要的性能技術(shù)指標(biāo):外觀為紅棕色透明液體，不皂化物含量≤3%，磺化基≥4%，總堿度≤60 mgKOH/g，pH值7～7.5，在水溶液中的溶解性和穩(wěn)定性較好。主要試驗設(shè)備為華龍2000型自動繅絲機(jī)(杭州華龍紡織機(jī)械有限公司)。

表1 生產(chǎn)莊口原料繭繭質(zhì)Tab.1 Quality of raw material cocoon produced for sales

1.2 試驗方法

實繅試驗是在同一工廠、針對同一莊口的原料繭進(jìn)行，并對同一機(jī)臺、同一擋車工的繅絲成績進(jìn)行監(jiān)測，生絲規(guī)格均為 22.2/24.4 dtex(設(shè)計纖度22.9 dtex)。在多次前期試驗的基礎(chǔ)上，最終確定工藝流程:剝繭→選繭→混莊→高溫觸蒸→觸蒸平衡→真空滲透→自動繅絲(加入磺化蓖麻油)→絲小負(fù)壓給濕平衡→復(fù)搖→整理→打包入庫。磺化蓖麻油使用方案:用自制滴加裝置(類似吊瓶)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的磺化蓖麻油以25滴/min的速度同時滴加到自動繅絲機(jī)的左右兩個車頭的高溫索緒鍋里。

1.2.1 磺化蓖麻油質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制

磺化蓖麻油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在30%～60%為宜，隨著磺化蓖麻油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加(減小)，應(yīng)相應(yīng)的減小(增加)滴速。磺化蓖麻油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜過低，過低則起不到促進(jìn)絲膠快速膨潤、溶解的作用，對索緒煮繭效果沒有太大改善;質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不宜過高，越高，其黏度越大、溶解速率越慢，導(dǎo)致滴速難以控制或使絲膠溶失量過多，降低繅折，甚至造成繭層崩潰，影響繅絲成績。

1.2.2 工藝參數(shù)

磺化蓖麻油具有優(yōu)良的滲透性能和表面活性，在與熱和水的共同作用下，能夠降低煮繭湯的表面張力，使水快速滲透繭層，使繭層受熱均勻，促進(jìn)絲膠的膨潤和溶解，利于蠶繭達(dá)到適熟狀態(tài)。故加入磺化蓖麻油后，自動繅絲機(jī)的車頭蒸汽壓力應(yīng)下調(diào)0.04～0.06 MPa，索緒鍋內(nèi)溫度降低4～6℃;由于解舒的提高、萬米吊糙次數(shù)的減少，可以適當(dāng)減少繅絲湯溫的溫度，以防止繅折增大。其具體的高溫觸蒸工藝參數(shù)、真空滲透工藝參數(shù)和自繅工藝參數(shù)如表2、表3所示。

表2 高溫觸蒸和真空滲透工藝參數(shù)Tab.2 High-temperature steaming and vacuum infiltration process parameters

表3 自繅工藝參數(shù)Tab.3 Automatic reeling process parameters

2 結(jié)果與分析

2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

按照1.2的實施方案和工藝條件，磺化蓖麻油助劑添加前后的實繅數(shù)據(jù)見表4。

表4 磺化蓖麻油助劑加入前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比Tab.4 Comparison of production data before and after adding sulfonated castor oil additive

由于無煮繭繅絲工藝具有節(jié)省蒸汽、減少勞動力使用成本、降低生絲生產(chǎn)單位成本的顯著特點，繅絲行業(yè)從來沒有放棄過對無煮繭繅絲工藝的探究，這已有許多相關(guān)的研究被報道。呂小林［9］進(jìn)行了無煮繭自動繅絲新工藝與傳統(tǒng)工藝實繅對比試驗，認(rèn)為無煮繭自動繅絲新工藝能夠降低萬米吊糙次數(shù)，提高生絲潔凈成績，降低解舒光折和生絲生產(chǎn)單位成本，但是其卻不適用于解舒率較低的原料繭。黃繼偉等［10］對有無煮繭工序的自動繅絲成績進(jìn)行了對比，認(rèn)為煮繭工藝的繅絲要比無煮繭的繅絲好，主要原因在于無煮繭工藝的蠶繭經(jīng)過滲透后直接用于繅絲，沒有經(jīng)過蒸煮、調(diào)整和出口保護(hù)幾個階段，僅僅依靠索緒鍋內(nèi)相對較高溫度的水在短時間內(nèi)絲膠完成溶解和膨潤，不利于均勻煮熟，從而不利于生絲綜合等級的提高。而本試驗在自動繅絲機(jī)的高溫索緒鍋里加入磺化蓖麻油，在水與熱的協(xié)同作用下，其能快速滲透到繭層的內(nèi)部，促進(jìn)絲膠的充分膨潤和溶解，且附著在繭層表面形成一種薄油膜，防止繭層外層崩潰，可以達(dá)到快速煮熟的目的。

由宜州春繭01、宜州夏繭01和宜州夏繭02的實繅成績對比可知，加入磺化蓖麻油助劑的無煮繭自動繅絲工藝解舒提高4% ～8%，萬米吊糙次數(shù)平均減少1.7次，臺時產(chǎn)量平均增加12 g，最大偏差平均減小0.59 dtex，均方差平均減小 0.1，清潔和潔凈成績均得到提高，綜合生絲等級平均提高0.64 A，生絲等級均由3 A提高到了4 A。由宜州夏繭01、宜州夏繭02、宜州夏繭03的繅絲成績對比可知，磺化蓖麻油對繭質(zhì)越好的原料繭作用效果越不明顯，對解舒差、抗煮能力較強(qiáng)的原料繭使用效果更佳。宜州春繭02繭質(zhì)較好，解舒率高于70%，磺化蓖麻油會造成絲膠溶失量較大，繭子偏熟甚至造成繭層崩潰，繅折增加，繅絲成績很不理想。

2.2 解舒率、萬米吊糙

磺化蓖麻油是一種優(yōu)良的表面活性劑，具有較強(qiáng)的乳化能力和滲透力，能夠降低索緒湯液的表面張力，增加水的潤濕性能，助劑快速滲透到蠶繭內(nèi)部，促進(jìn)蠶繭中內(nèi)層絲膠的溶解，從而減弱繭層絲條之間的膠著力，當(dāng)膠著力小于絲素強(qiáng)力時，繭絲就能夠順利地、連續(xù)不斷地離解，從而使解舒率得到較大程度的提高。無煮繭繅絲工藝，經(jīng)過真空滲透的蠶繭只有依靠高溫索緒鍋內(nèi)相對較高的溫度，來達(dá)到煮熟狀態(tài)，但均勻煮熟效果不是很好，所以中內(nèi)層落緒較多，環(huán)颣較多，萬米吊糙次數(shù)多。

2.3 運轉(zhuǎn)車速和臺時產(chǎn)量

運轉(zhuǎn)車速是觀察煮熟繭質(zhì)量的重要參數(shù)，反映的是操作工對故障處理能力的大小，即某一時刻車面運轉(zhuǎn)小的比例，一般來說，萬米颣吊多則運轉(zhuǎn)率低，反之運轉(zhuǎn)率高。磺化蓖麻油助劑的加入，能夠提高自動繅絲工藝的“車頭三率”，蠶繭易于達(dá)到適熟狀態(tài)，減少回索繭和潰爛繭的數(shù)量和回索次數(shù)，使絲故障減少，萬米吊糙次數(shù)減少，可以開大車速，不僅提高了擋車工的生產(chǎn)效率，也增加了自動繅絲機(jī)的臺時產(chǎn)量。

2.4 均方差和最大偏差

影響自動繅均方差的因素有多個，其中包括緒內(nèi)均方差、緒間均方差，組間均方差等。緒內(nèi)均方差不僅與使添多添少有關(guān)，還與緒內(nèi)細(xì)限纖度給定值的穩(wěn)定性和一致性有關(guān)。加入磺化蓖麻油后，由于能夠促進(jìn)絲素表面的絲膠膨潤并均勻化，使繭絲纖度大小相對偏差較小，生絲纖度大小均一性強(qiáng)，與計算中心纖度的相差較小，使生絲均方差減小。另外，磺化蓖麻油使繭層容易達(dá)到適熟狀態(tài)，使得蠶繭的有緒率提高，機(jī)械添緒過程中，失添或空添的次數(shù)減少，利于保證生絲纖度的一致性，使均方差和最大偏差均減小。

2.5 清潔和潔凈

通過合理的真空觸蒸工藝，干繭在濕熱的作用下，絲膠和絲素產(chǎn)生一定的膨潤，絲膠膠著力減弱，經(jīng)過一段時間的還性平衡，繭層絲膠間的膠著點重新凝固，使絲膠膠著力趨于均勻，可為均勻煮熟創(chuàng)造條件。另外，磺化蓖麻油具有優(yōu)良的滲透性能，使中內(nèi)層絲膠充分膨潤軟化，膠著點得到離解，減少“8”形或“S”形環(huán)颣，吊糙次數(shù)減少，中心粒數(shù)符合率高，清潔和潔凈成績得到提高。

3 結(jié)論

1)通過與無煮繭自動繅絲工藝的對比試驗分析可知，加入磺化蓖麻油，能夠起到提高解舒率、增加臺產(chǎn)，提升車速、提高清潔和潔凈、降低萬米吊糙和減小均方差、最大偏差的良好效果，平均提高生絲綜合等級 0.64 A。

2)磺化蓖麻油無煮繭自動繅絲工藝?yán)^承了無煮繭自動繅絲工藝的全部優(yōu)點，克服了無煮繭工藝對解舒成績較差的原料繭不宜使用的不足，對于解舒率高于70%的原料繭，用無煮繭工藝直接繅絲即可。

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