摘 要：為縮短絲、綢生產(chǎn)工藝流程、減少勞動(dòng)使用，采用小濕返成筒干燥新工藝，使小絲片經(jīng)浸泡后直接成筒，省去復(fù)搖整理、拆包、絞絲浸泡晾絲等工序。在此過(guò)程中干燥技術(shù)是關(guān)鍵所在，以紅外燈管為加熱源，設(shè)計(jì)一種小濕返成筒干燥裝置，通過(guò)探究小濕返成筒干燥工藝，并在干燥工藝條件下制備后續(xù)性能測(cè)試用絲，與傳統(tǒng)工藝所制常規(guī)絲進(jìn)行性能對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證紅外加熱技術(shù)在小濕返成筒方面的可行性。結(jié)果表明：在實(shí)驗(yàn)條件下，紅外加熱技術(shù)可應(yīng)用于小濕返成筒干燥，其對(duì)生絲的性能影響極小。

　　關(guān)鍵詞：濕返成筒;小成筒裝置;紅外加熱技術(shù);干燥工藝;性能測(cè)試

　　繭絲綢行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)[1]，原料的季節(jié)性強(qiáng)，加上該行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，投入多產(chǎn)出少。面對(duì)這些問(wèn)題，絲、綢一體的企業(yè)渴望尋求智能化、自動(dòng)化的生產(chǎn)工藝，通過(guò)減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)、減少勞動(dòng)力使用，來(lái)減少企業(yè)投入，緩解企業(yè)壓力。以往絲、綢加工分別歸屬于絲廠和綢廠，互相之間獨(dú)立，以絞裝絲形式進(jìn)行交易和運(yùn)輸[2]，在綢廠，將白廠絲拆包、浸泡、晾絲[3]等工序后進(jìn)行絡(luò)、并、捻等工序，使絞裝絲變成滿足織造要求的筒裝絲。工藝繁瑣復(fù)雜、重復(fù)勞動(dòng)較多、生產(chǎn)效率低。目前急需通過(guò)縮短絲、綢加工工藝流程，減少用工、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)減少因各工序操作而引起的生絲損傷以及原料損耗。因此本研究采用小濕返成筒干燥新工藝，使小經(jīng)浸泡后直接成筒，省去復(fù)搖整理、拆包、絞絲浸泡晾絲等工序。小濕返成筒過(guò)程中的干燥問(wèn)題直接影響到筒裝生絲的質(zhì)量和后道生產(chǎn)，采用合適的干燥技術(shù)是小濕返成筒的關(guān)鍵所在。紅外加熱技術(shù)[4]是利用紅外輻射元件發(fā)出的紅外線被物料吸收直接轉(zhuǎn)變成熱能而達(dá)到加熱干燥目的的一種方法，國(guó)內(nèi)已在很多行業(yè)逐步采用了這一新技術(shù)[5-7]。目前紅外加熱技術(shù)在繅絲、復(fù)搖等工序中的應(yīng)用已取得可觀的成績(jī)，相關(guān)研究人員對(duì)紅外加熱技術(shù)在制絲工藝上進(jìn)行了可行性研究。張孟麗等[4]、馬成龍等[8]探究了紅外加熱輻射時(shí)間對(duì)生絲性能的影響和大紅外繅絲技術(shù)，表明紅外加熱技術(shù)可用于繅絲生產(chǎn)。Wang等[9]利用紅外加熱技術(shù)對(duì)復(fù)搖工序中的絲片干燥進(jìn)行了研究，并在企業(yè)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　1 小濕返成筒干燥裝置的設(shè)計(jì)

　　傳統(tǒng)的絡(luò)絲工藝為白廠絲經(jīng)過(guò)浸泡、晾曬[10]后，將絞裝、筒裝的絲按照下道工序的要求，再卷繞成無(wú)邊或有邊筒子，并通過(guò)清糙裝置，除去絲條上的颣節(jié)、糙塊等疵點(diǎn)。以往的生絲生產(chǎn)是將小經(jīng)復(fù)搖卷繞到大上，再經(jīng)整理、打包成件變成白廠絲。小退繞過(guò)程中，由于絲膠的黏連導(dǎo)致復(fù)搖時(shí)斷頭增多，需對(duì)小進(jìn)行真空給濕處理。本研究的目的是將小卷繞到無(wú)邊筒子上，對(duì)小進(jìn)行模擬真空浸泡，使小退解順利，隨后干燥卷繞在無(wú)邊筒子上，傳統(tǒng)的絡(luò)絲機(jī)只能卷繞絞裝或筒裝形式的絲，不能滿足小濕返成筒干燥，因此本研究在精密絡(luò)筒機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種小濕返成筒干燥裝置。

　　1.1 儀器與材料

　　精密絡(luò)筒機(jī)、溫度控制儀、溫度傳感器、燈罩、紅外燈管、絲道加熱器、保溫箱體等。

　　1.2 干燥裝置

　　1.2.1 干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，為使小在濕返成筒時(shí)能夠充分干燥，小濕返成筒干燥裝置由絲片卷繞干燥系統(tǒng)和絲道干燥系統(tǒng)兩部分組成，絲片卷繞干燥系統(tǒng)主要由絲片紅外燈管2、絲片溫度傳感器5、絲片溫度控制儀7組成。絲片紅外燈管2安裝方向與無(wú)邊筒子平行，在兩者之間設(shè)有檢測(cè)紅外加熱溫度的絲片溫度傳感器5，絲片溫度傳感器5與溫度控制儀7連接，溫度控制儀7根據(jù)絲片溫度傳感器5檢測(cè)到的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較，通過(guò)PID調(diào)節(jié)控制絲片紅外燈管2工作狀態(tài)，干燥成筒后絲片。絲道干燥系統(tǒng)主要由絲道紅外燈管10、絲道溫度控制儀16、絲道溫度傳感器13、保溫箱體15組成，絲道紅外燈管10與絲條經(jīng)過(guò)絲條加熱通道平行。在絲道紅外燈管10與絲條加熱通道中的絲條之間設(shè)有絲道溫度傳感器13，絲道溫度傳感器13與絲道溫度控制儀16連接，絲道溫度控制儀16根據(jù)絲道溫度傳感器13檢測(cè)到的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較，通過(guò)PID調(diào)節(jié)控制絲道紅外燈管10工作狀態(tài)，以干燥絲條。

　　1.2.2 保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，保溫裝置由左支架8、右支架12通過(guò)連接板4、后罩板17、上罩板6連接，在機(jī)器的正面，上擋板1通過(guò)固定鉸鏈3與上罩板6連接，可以繞固定鉸鏈3上翻，下?lián)醢?4掛在上罩板6的下邊沿，絲條在絡(luò)筒卷繞時(shí)處于由絲道加熱器11、下?lián)醢?4、上擋板1、上罩板6、后罩板17組成的加熱空間，具有更好的加熱效果。實(shí)際使用時(shí)，當(dāng)發(fā)生斷頭需要處理時(shí)，可以取下下?lián)醢?4，并把上擋板1繞固定鉸鏈3轉(zhuǎn)動(dòng)上翻靠在上罩板6上，上罩板6正面角度小于85°，可以保持上擋板1不會(huì)自由倒落。為了便于觀察無(wú)邊筒子及絲片紅外燈管2的工作狀態(tài)，上擋板1上設(shè)有透明板9，以便觀察機(jī)器運(yùn)行狀況，并及時(shí)處理故障。

　　1.3 干燥裝置的使用方法

　　如圖1(a)所示，小經(jīng)模擬真空浸泡給濕后，從小上退繞出來(lái)的絲條，通過(guò)導(dǎo)絲鉤，經(jīng)過(guò)絲道加熱器、斷頭感應(yīng)器、張力器后，再繞到導(dǎo)絲器上，卷繞到絡(luò)筒機(jī)的無(wú)邊筒子上，每個(gè)無(wú)邊筒子對(duì)應(yīng)一個(gè)小。圖2是改造前的精密絡(luò)筒機(jī)，圖3為改造后小濕返成筒干燥裝置。

　　2 小濕返成筒干燥工藝的研究

　　2.1 試樣制備

　　每次取一定量的繭，剝?nèi)バQ繭外層較松散的繭衣，放入繭籠內(nèi)進(jìn)行真空滲透，隨后取出煮繭，在繅絲試樣機(jī)上繅制規(guī)格22.2/24.4 dtex(20/22 D)的樣絲備用。繅絲所得小經(jīng)過(guò)真空浸泡后在小濕返成筒干燥裝置上進(jìn)行干燥。具體流程為：繅絲→小真空給濕→小濕返成筒干燥。

　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　將繅制好的小真空給濕后放置10 min，在小濕返成筒干燥裝置上進(jìn)行干燥絡(luò)筒。在卷繞干燥系統(tǒng)上分別安裝相同功率的鍍金加熱管、透明石英管、乳白石英管3種紅外燈管，并在這3種燈管類型下制備樣絲，每種紅外燈管類型下采用3個(gè)紅外燈管位置(即絲片距絲片紅外燈管的距離)：13、15、17 cm，每個(gè)位置設(shè)定溫度分別為40、45、50、55 ℃。絲道干燥系統(tǒng)的紅外燈管采用碳纖維管制備樣絲，選取16.5、22 cm共2個(gè)紅外燈管位置(即絲條距絲道紅外燈管的距離)，每個(gè)位置下選取40、45、50、55 ℃共4個(gè)紅外干燥溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇回潮率11%～13%的最優(yōu)干燥工藝制備后續(xù)性能測(cè)試用的紅外干燥絲，并與經(jīng)過(guò)復(fù)搖整理、絞絲浸泡、絡(luò)絲后的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的常規(guī)絲進(jìn)行性能對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證紅外干燥技術(shù)在小濕返成筒方面的可行性。

　　2.3 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

　　2.3.1 絲片回潮率測(cè)試

　　依據(jù)GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定烘箱干燥法》，將經(jīng)過(guò)小濕返成筒干燥裝置紅外干燥后的絲片取下稱重記為濕重，在烘箱140 ℃的條件下烘至恒重后稱重，記為干重，回潮率計(jì)算如式(1)所示。

　　W/%=G1-G2G2×100(1)

　　式中：W為回潮率，%;G1為濕重，g;G2為干重，g。

　　2.3.2 力學(xué)性能測(cè)試

　　將符合生產(chǎn)要求的樣絲在恒溫恒濕室平衡12 h以上，恒溫恒濕室條件為：溫度(20±2) ℃，濕度60%±5%，在XL-2型紗線強(qiáng)伸力儀上進(jìn)行斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試。測(cè)試條件：拉伸速度500 mm/min，拉伸隔距500 mm，預(yù)加張力(0.05±0.01) cN/dtex，每組測(cè)試50個(gè)試樣，取平均值。

　　2.3.3 生絲抱合性能測(cè)試

　　將樣絲在恒溫恒濕室平衡12 h以上，恒溫恒濕室條件為：溫度(20±2) ℃，濕度60%±5%，采用Y731D抱合機(jī)，按照GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生絲的抱合性能進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　2.3.4 生絲表面形態(tài)

　　剪去一段蠶絲纖維用導(dǎo)電膠貼在樣品臺(tái)上，進(jìn)行鍍金導(dǎo)電處理。利用ULTRA5型掃描電子顯微鏡在2 kV電壓，500倍放大倍數(shù)下，觀察試樣的截面，并進(jìn)行拍照保存。

　　3 結(jié)果與討論

　　3.1 紅外燈管類型、干燥溫度與燈管位置對(duì)絲片回潮率的影響

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