半自动生丝含胶率测试仪的研制

苏日娜

摘 要：为了提高生丝含胶率检验效率，通过分析传统含胶率检测方法及原理的异同，改进传统生丝含胶率检验装置，设计了一种半自动生丝含胶率测试仪。经过对比实验发现，使用半自动生丝含胶率测试仪检验得到的数据较传统检验方法绝对误差在±0.4%以内，但效率提高了4倍以上。结果表明：该设计的半自动生丝含胶率测试仪克服了传统测试方法中手工搅拌脱胶的不足，检验结果可靠，检验效率高，同时提高了含胶率检验的安全性。

关键词：生丝;含胶率检验;脱胶;半自动

中图分类号：TS117

文献标志码：A

文章编号：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

中國是世界上丝绸及其制品的最大生产国，丝绸作为中国传统的优质出口产品，为中国经济发展做出了重大的贡献。丝绸的主要原料是蚕丝，而蚕丝是由丝胶和丝素组成。丝胶较硬，存在着色素、油脂、蜡质和无机盐等杂质，为了避免丝织物染色效果，在染色前需要精练除胶将这些杂质去除，以充分显示丝绸特有的光泽和柔软的手感，增加美观，提高品质。脱胶前的蚕丝称为生丝，生丝脱胶的程度须根据生产要求而定。生丝含胶量的多少，与质量及精练后的重量有关，也是后加工生产工艺和染色配方设定的参考指标。适当的含胶量（约20%），可以增强生丝的抱合，在一定程度上对丝素起保护作用，有利于后道工序的加工整理，丝片不易紊乱，丝条抗压耐磨;如含胶量过少，则影响抱合，织物容易起毛;反之，如含胶量过高，则丝条糙硬，影响生丝光泽手感，在机织过程中易磨损钢筘;同时，织造时增加原料消耗，增大成本[1]。因此生丝的含胶量的多少历来为生产开发和贸易商检所重视，在2008年发布的生丝国家标准GB/T 1797—2008《生丝》中增加了“生丝含胶率”选择检验项目[2-3]，并在GB/T 1798—2008《生丝试验方法》增加了规范性附录C生丝含胶率的检验方法，有学者建议将公定练减率纳入生丝公量检验体系[4]和建立以丝素量为基础的蚕丝质量考核体系[5]，并建议将丝胶含量纳入蚕茧质量考核体系[6]。生丝含胶率还可作为目前市场上大量出现鲜茧生丝和干茧生丝的初筛指标[7-8]。

综上所述，生丝含胶率的检测对生丝质量控制和产品开发具有十分重要的意义。可是，目前仍然用传统方法对生丝进行含胶量检验，虽然它们的检验装置较简单，但检验效率低，浪费人力。为提高检测效率，本文改良传统检验装置，通过增加机架、样品圆筒等，使其能够实现检测样品的自动搅拌，使脱胶充分。为了验证该测试仪的有效性，使用该设备与传统装置进行了生丝脱胶率检测的对比实验。同时，经查阅相关文献[3，9]并进行市场调研，发现目前无同类半自动生丝含胶率测试仪的设计和应用，该测试仪具有一定的创新性，有较好的市场应用前景。

1 传统的含胶率检测方法及原理

传统的含胶率检测一般采用行业标准SN/T 2843—2011《生丝含胶率的测定方法》、FZ/T 40004—2009《蚕丝含胶率试验方法》或国家标准GB/T 1798—2008《生丝试验方法》来测定。SN/T 2843—2011《生丝含胶率的测定方法》是由国家质量监督检验检疫总局发布的出入境检验检疫行业标准，它的测定原理是利用丝胶不耐碱的特性，以中性皂或碳酸钠对生丝进行煮练，通过计算生丝煮练前后干重差，得出生丝含胶百分率。具体测定方法是将试样置于烘箱中烘至恒重后，放入盛有一定量碳酸钠或中性皂溶液的紫铜锅或不锈钢锅中加热煮沸，并用玻璃棒轻轻搅拌，30 min后取出，用清水充分洗涤至少3遍。总计重复以上步骤3次后，将已脱胶的试样晾干再烘至恒重，即得到脱胶后干重，通过计算生丝煮练前后干重差，得出生丝含胶百分率。FZ/T 40004—2009《蚕丝含胶率试验方法》是由中国工业和信息化部发布的纺织行业标准，它的测定原理和测试方法与前面的行业标准基本相同。GB/T 1798—2008《生丝试验方法》是由国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会以2008年第12号（总第125号）文批准发布，并于2009年6月1日起实施的国家标准，它代替GB/T 1798—2001，是现行生丝试验的国家标准。它的测定原理与前面两个行业标准类似，具体测定方法也基本相同。但该国家标准与上述两个行业标准不同之处在于取样方法稍有不同，并且标准中规定选取的2份试样含胶率相差超过一定比率时需加测第3份试样并计算平均值，FZ/T 40004—2009《蚕丝含胶率试验方法》中规定为2%，而GB/T 1798—2008《生丝试验方法》规定为3%，SN/T 2843—2011《生丝含胶率的测定方法》中没有这个规定。

2 新型含胶率检验装置设计

上述3种试验方法虽然测试方法和设置简单，但均需要手工搅拌，费时费力。为了克服现有测试方法中的手工搅拌脱胶的不足，本文设计一种半自动生丝含胶率测试仪，该测试仪可以通过自动旋转代替手工持续搅拌，不仅能够使脱胶更加充分均匀，而且能够节约时间，提高检验效率，并且可提高检验结果的准确率，同时提高了含胶率检验的安全性。该测试仪由调距装置、样品圆筒、控制面板、连接杆、十字支架、机架和电机等部件组成，半自动生丝含胶率测试仪的主要构成如图1所示。

测试仪设计了4个不锈钢圆筒2盛装生丝样品，样品圆筒2由筒盖与筒身组成，两者通过螺旋方式连接。筒盖上有凹洞，可以固定在连接杆5上。筒身上均匀分布着适当大小的孔洞，保证水可以自由地从孔洞出入且样品不会漏出。电机8固定于机架7上，电机8输出轴与调距装置1的上端固定，调距装置1的下端与连接杆5固定，连接杆5的下端与各样品圆筒2固定连接，调距装置1用于调节连接杆的高度以升降样品圆筒，控制系统与电机8相连以控制样品圆筒进行正转和反转，代替手动搅拌进行脱胶。

半自动生丝含胶率测试仪电路图如图2所示，图2中显示了测试仪内部的电路控制关系。图2中，M为电机、PLC为控制系统、AM为幅度调制器、STF为变频器正向输进端、STR为变频器反向输进端、SD为待机关机脚、KA01和KA02为开关。当4个样品圆筒完全浸没在盛有碳酸钠溶液的不锈钢锅中后，接通测试仪电源，可在控制面板上的显示触摸屏设置主界面进行选择并调节转速和转向。PLC控制系统将输出的信号传递给数模转换块，数模转换块将数字量转换为模拟量控制执行部件，通过三菱变频器（型号FX3GE）调节电机转速。KA01和KA02分别控制电机进行正转和反转，同时又通过模数转换器将模拟量转换为数字量，反馈给PLC控制系统，显示触摸屏可显示当前仪器运作信息。

3 比较实验

3.1 实验材料和方法

从丝厂中随机抽取不同规格丝样5组，如表1所示。对照组使用传统方法中的SN/T 2843—2011《生丝含胶率的测定方法》进行含胶率检验，实验组使用半自动生丝含胶率测试仪进行含胶率检验。后者脱胶时，旋开4个样品圆筒的筒盖，在筒身内分别放入已称取干量的生丝试样，旋紧筒盖。样品圆筒的高度通过调距装置来调节，使4个样品圆筒完全浸没在盛有0.5 g/L碳酸钠溶液的不锈钢锅或紫铜锅中，浴比为1∶100，溶液用电磁炉加热煮沸。接通半自动生丝含胶率测试仪电源，通过控制面板来调节连接杆的转速和转向，带动4个样品圆筒在锅中进行正反向交替旋转，使生丝样品与碳酸钠溶液充分接触。煮沸30 min后，关闭电磁炉和半自动生丝含胶率测试仪电源，通过调距装置来调节样品圆筒的高度，使4个样品圆筒与碳酸钠溶液分离。旋开样品圆筒的筒盖（需戴隔热手套），取下盛有生丝样品的筒身，用（60±2）℃清水充分洗涤，至少反复冲洗3遍。重复以上步骤2次。将脱胶已净的试样，除去过量的水分，在（105±2）℃条件下烘至恒重，精确到0.01 g，即为煮练后干重。然后按生丝含胶率计算公式计算得到样品的平均含胶率。

3.2 实验数据

5组样丝对照组和实验组含胶率检验数据如表2所示，可见，半自动生丝含胶率测试仪与传统检验方法得出的数据误差较少，误差少于2%，检测结果可靠。在检测实验时间上，传统检验方法中，需2人共同操作，耗时大于6 h/批，而使用本测试仪后，每批次可由1人操作，并在3 h内完成测定。由于在检测实验中通过电机带动样品进行正转和反转，使样品充分与溶液接触，能使脱胶更加彻底，因此增强了检测结果的准确性。此外，实验不需要人工搅拌，避免了检验员近距离接触沸水，增强了检验装置的安全性。

4 结 论

通过设计一种半自动生丝含胶率测试仪来测试生丝的含胶率，并与传统方法进行比较，分析得到结论如下：

a）使用半自动生丝含胶率测试仪与传统检验方法得出的数据绝对误差在±0.4%以内，检测结果准确，检测效率提高了4倍以上。

b）使用本文设计的半自动生丝含胶率测试仪，在生丝含胶率检测过程无需人工持续搅拌，节约了人力成本，使检测更加便捷高效。样品脱胶更加彻底，检测结果的准确性提高。此外，还避免了检验员近距离接触沸水，增强了检验装置的安全性。

参考文献：

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[2] 卞幸儿，周颖，韦君玲.《生丝》和《生丝试验方法》标准解析及实施建议[J].丝绸，2009，46（10）：41-46.

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[5] 周盛波，甘霖，蒋小葵.建立以丝素量为基础的蚕丝质量考核体系探讨[J].纺织科技进展，2014（4）：55-57.

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