摘 要：為縮短絲、綢生產工藝流程、減少勞動使用，采用小濕返成筒干燥新工藝，使小絲片經浸泡后直接成筒，省去復搖整理、拆包、絞絲浸泡晾絲等工序。在此過程中干燥技術是關鍵所在，以紅外燈管為加熱源，設計一種小濕返成筒干燥裝置，通過探究小濕返成筒干燥工藝，并在干燥工藝條件下制備后續性能測試用絲，與傳統工藝所制常規絲進行性能對比，進一步驗證紅外加熱技術在小濕返成筒方面的可行性。結果表明：在實驗條件下，紅外加熱技術可應用于小濕返成筒干燥，其對生絲的性能影響極小。

　　關鍵詞：濕返成筒;小成筒裝置;紅外加熱技術;干燥工藝;性能測試

　　繭絲綢行業屬于勞動密集型產業[1]，原料的季節性強，加上該行業的產業鏈長，投入多產出少。面對這些問題，絲、綢一體的企業渴望尋求智能化、自動化的生產工藝，通過減少生產環節、減少勞動力使用，來減少企業投入，緩解企業壓力。以往絲、綢加工分別歸屬于絲廠和綢廠，互相之間獨立，以絞裝絲形式進行交易和運輸[2]，在綢廠，將白廠絲拆包、浸泡、晾絲[3]等工序后進行絡、并、捻等工序，使絞裝絲變成滿足織造要求的筒裝絲。工藝繁瑣復雜、重復勞動較多、生產效率低。目前急需通過縮短絲、綢加工工藝流程，減少用工、提高勞動生產率，同時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，使小經浸泡后直接成筒，省去復搖整理、拆包、絞絲浸泡晾絲等工序。小濕返成筒過程中的干燥問題直接影響到筒裝生絲的質量和后道生產，采用合適的干燥技術是小濕返成筒的關鍵所在。紅外加熱技術[4]是利用紅外輻射元件發出的紅外線被物料吸收直接轉變成熱能而達到加熱干燥目的的一種方法，國內已在很多行業逐步采用了這一新技術[5-7]。目前紅外加熱技術在繅絲、復搖等工序中的應用已取得可觀的成績，相關研究人員對紅外加熱技術在制絲工藝上進行了可行性研究。張孟麗等[4]、馬成龍等[8]探究了紅外加熱輻射時間對生絲性能的影響和大紅外繅絲技術，表明紅外加熱技術可用于繅絲生產。Wang等[9]利用紅外加熱技術對復搖工序中的絲片干燥進行了研究，并在企業進行了產業化應用。

　　1 小濕返成筒干燥裝置的設計

　　傳統的絡絲工藝為白廠絲經過浸泡、晾曬[10]后，將絞裝、筒裝的絲按照下道工序的要求，再卷繞成無邊或有邊筒子，并通過清糙裝置，除去絲條上的颣節、糙塊等疵點。以往的生絲生產是將小經復搖卷繞到大上，再經整理、打包成件變成白廠絲。小退繞過程中，由于絲膠的黏連導致復搖時斷頭增多，需對小進行真空給濕處理。本研究的目的是將小卷繞到無邊筒子上，對小進行模擬真空浸泡，使小退解順利，隨后干燥卷繞在無邊筒子上，傳統的絡絲機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筒機的基礎上設計一種小濕返成筒干燥裝置。

　　1.1 儀器與材料

　　精密絡筒機、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 干燥系統設計

　　如圖1所示，為使小在濕返成筒時能夠充分干燥，小濕返成筒干燥裝置由絲片卷繞干燥系統和絲道干燥系統兩部分組成，絲片卷繞干燥系統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安裝方向與無邊筒子平行，在兩者之間設有檢測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根據絲片溫度傳感器5檢測到的實際溫度與設定溫度比較，通過PID調節控制絲片紅外燈管2工作狀態，干燥成筒后絲片。絲道干燥系統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與絲條經過絲條加熱通道平行。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根據絲道溫度傳感器13檢測到的實際溫度與設定溫度比較，通過PID調節控制絲道紅外燈管10工作狀態，以干燥絲條。

　　1.2.2 保溫系統設計

　　如圖1所示，保溫裝置由左支架8、右支架12通過連接板4、后罩板17、上罩板6連接，在機器的正面，上擋板1通過固定鉸鏈3與上罩板6連接，可以繞固定鉸鏈3上翻，下擋板14掛在上罩板6的下邊沿，絲條在絡筒卷繞時處于由絲道加熱器11、下擋板14、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。實際使用時，當發生斷頭需要處理時，可以取下下擋板14，并把上擋板1繞固定鉸鏈3轉動上翻靠在上罩板6上，上罩板6正面角度小于85°，可以保持上擋板1不會自由倒落。為了便于觀察無邊筒子及絲片紅外燈管2的工作狀態，上擋板1上設有透明板9，以便觀察機器運行狀況，并及時處理故障。

　　1.3 干燥裝置的使用方法

　　如圖1(a)所示，小經模擬真空浸泡給濕后，從小上退繞出來的絲條，通過導絲鉤，經過絲道加熱器、斷頭感應器、張力器后，再繞到導絲器上，卷繞到絡筒機的無邊筒子上，每個無邊筒子對應一個小。圖2是改造前的精密絡筒機，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，剝去蠶繭外層較松散的繭衣，放入繭籠內進行真空滲透，隨后取出煮繭，在繅絲試樣機上繅制規格22.2/24.4 dtex(20/22 D)的樣絲備用。繅絲所得小經過真空浸泡后在小濕返成筒干燥裝置上進行干燥。具體流程為：繅絲→小真空給濕→小濕返成筒干燥。

　　2.2 實驗方法

　　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行干燥絡筒。在卷繞干燥系統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，每個位置設定溫度分別為40、45、50、55 ℃。絲道干燥系統的紅外燈管采用碳纖維管制備樣絲，選取16.5、22 cm共2個紅外燈管位置(即絲條距絲道紅外燈管的距離)，每個位置下選取40、45、50、55 ℃共4個紅外干燥溫度進行實驗。根據實驗結果選擇回潮率11%～13%的最優干燥工藝制備后續性能測試用的紅外干燥絲，并與經過復搖整理、絞絲浸泡、絡絲后的傳統生產工藝的常規絲進行性能對比，進一步驗證紅外干燥技術在小濕返成筒方面的可行性。

　　2.3 性能測試與結構表征

　　2.3.1 絲片回潮率測試

　　依據GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定烘箱干燥法》，將經過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 力學性能測試

　　將符合生產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型紗線強伸力儀上進行斷裂強力和斷裂伸長率測試。測試條件：拉伸速度500 mm/min，拉伸隔距500 mm，預加張力(0.05±0.01) cN/dtex，每組測試50個試樣，取平均值。

　　2.3.3 生絲抱合性能測試

　　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，按照GB/T 1798—2008《生絲試驗方法》標準對生絲的抱合性能進行檢驗。

　　2.3.4 生絲表面形態

　　剪去一段蠶絲纖維用導電膠貼在樣品臺上，進行鍍金導電處理。利用ULTRA5型掃描電子顯微鏡在2 kV電壓，500倍放大倍數下，觀察試樣的截面，并進行拍照保存。

　　3 結果與討論

　　3.1 紅外燈管類型、干燥溫度與燈管位置對絲片回潮率的影響

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