提高生丝洁净成绩的研究

陈 启，胡征宇，卢 霞，黄农审，黄娇连

(1.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州215021;2.广西横县桂华茧丝绸有限责任公司，南宁530300)

通过对近年来江苏、浙江、四川等地出口丝类商品质量统计数据进行分析，发现全国自动缫生丝等级有所提高的同时，清洁洁净已成为影响生丝质量的主要因素［1-2］。在高品位丝(6A)的定等因素中，净度因素占60%左右的比例。蚕品种、养蚕、上蔟、收烘茧、煮茧、缫丝等多个环节均对生丝洁净有所影响。提高生丝洁净是一项系统工程，因此需要做好各个环节的工作［3］。笔者利用烟熏蚕茧的这种方法来研究蚕茧的内、中、外层茧丝结构形态和胶着点的状态;通过模仿蒸汽煮茧来观察煮茧过程中蚕茧吐水的情况，从而判断茧子的煮熟均匀状态。经上述两组试验了解蚕丝生产过程中洁净产生的机理，然后根据试验结果调整工厂生产过程中的相关工艺参数，最终提高生丝的等级。

1 试验

1.1 试验材料与仪器

干茧，火棉胶(中国上海烫金材料厂，化学纯)、无水碳酸钠(中国上海试剂总厂，分析纯)、柴油灯、长颈漏斗、试管夹、蒸笼、针筒、红墨水、温度计、剪刀。

1.2 试验方法

1.2.1 试验一:茧丝排布形态的观察

1)用真空渗透法使茧子茧腔吸入水，使其能够沉入水中。2)加入2 L水，煮沸后将真空渗透过的茧子放入其中，持续煮10～15 min。3)将煮熟的茧子取出，对其进行索理绪，拉成正绪茧。4)点燃柴油灯，用试管夹夹住长颈漏斗，倒扣于火焰上方，使黑烟能够更多地汇聚到一处。当漏斗细口处有大量黑烟冒出时，将茧子放在细口上，慢慢转动茧子，使得茧子能够被均匀熏黑。5)将熏黑的蚕茧放在白纸上，缓慢抽丝，同时观察茧子丝线的走向并做好记录。如此便可得到茧子最外层的茧丝走向;将茧子抽丝至中层和内层，分别用同样的方法得到蚕丝中层和内层茧丝的走向。

1.2.2 试验二:模拟煮茧吐水状态观察

1)用针筒向干茧中注入红墨水，注满茧子内腔后用火棉胶将茧子针孔封住。2)待火棉胶风干后将茧子放入蒸笼，盖上盖子并插入温度计使其悬浮在茧子上方，利用水蒸气对茧子进行蒸煮(图1)。3)当看到有红墨水刚刚渗透出来的时候，记下温度计的度数。夹起茧子，观察其吐水面积并做好记录;然后重新将茧子轻轻放入煮茧设备中，每间隔1 min再取出茧子观察其吐水面积并做好记录，如此反复直到茧子吐水完全。

图1 模拟煮茧装置Fig.1 Simulation of cocoon cooking device

2 结果与分析

2.1 茧丝走向形态分析

用相机拍摄蚕茧茧丝形态，得出蚕茧外、中、内茧丝走向，如图2所示。图2茧丝的走向可以用图3的简化图来表示。

由图2可以看出，同一层中，外层茧丝之间重叠较少，没有内层茧重叠的那么混乱难以区分。其简化图表现出的区别是内层茧的胶着点明显多于外层茧。根据内外层茧丝粗细差异而进行联想，内层茧相对于外层茧，丝与丝之间的重叠机会更大，胶着点更多，导致网眼变小，使得水很难渗透进去，因而在煮茧过程中难以实现膨润，从而导致缫丝离解困难，容易产生环颣，对生丝的洁净问题造成很大的困扰。

图2 蚕茧外、中、内层的茧丝走向Fig.2 Trend of cocoon silk of outer，middle，inner layers of cocoon

图3 蚕丝走向简化图Fig.3 Simplified diagram of silk trend

由图3看出，蚕在吐丝时有其实只有一种形态，即8字型。相邻两个丝圈的对顶角所形成的斜角用Φ表示，Φ角大小的改变，其根本原因是蚕移动速度的变化。Φ角越小，则同一茧层中单位面积所铺的蚕丝越多越密集，并且胶着点也越多，铺网形成的网眼也越小;Φ角越大，同一茧层中铺网所用蚕丝越少，形成的胶着点也越少，铺网形成的网眼也越大。茧丝的纵向长度用A表示，横向长度用B表示，外层茧和内层茧的纵向长度A、横向长度B几乎没有什么差异。

另外，茧子外层容易煮熟。因为外层茧丝结构较为松散，当煮茧的时间过长时，在煮熟过程中接触高温水蒸气几率大于内层茧丝。因此时间过长，外层茧丝会由于过度煮熟而产生糙块。而茧子内层由于丝与丝之间的胶着点多，网孔较小，水蒸气较难通过，其相对于外层茧丝难以煮熟，如此又容易产生环颣。从而可以得出茧子内外层差异是产生茧丝清洁净度问题的根本原因。

2.2 蚕茧吐水状态分析

图4为蚕茧吐水过程示意。如图4所示，煮茧设备中的茧子是还未加热的初始状态，加热过程中，当温度计示数上升到87℃时，茧子开始吐水。此时可以看到，茧子下半部分开始有少量红墨水渗透出来，但是茧子上半部分颜色没有改变;吐水1 min后，茧子下半部分开始有大量红墨水渗透出来，颜色比开始吐水时的茧子更深，而上半部分颜色仍然没有改变;2 min后茧子下半部分有大量的红墨水渗透出来，颜色进一步加深，并且开始向上半部分蔓延，但是上半部分的茧子依旧主要呈现白色，即仍然没有吐水;红墨水完全吐完后，茧子下半部分颜色更加深，下半颗茧子有种溃烂的感觉，但是上半部分的茧子最终都没有吐水。

从图4可以看出，茧子吐水是从下半部分开始的，直至下半颗茧子吐水完全时，上半颗茧子依旧没有发生吐水现象。在煮茧过程中，茧子在水蒸气中吐水只会吐半颗，煮熟度不能均匀。煮熟时间较短，会造成茧子下半部正常膨润，而上半部分偏生，这样就会使得茧子下半部分解舒正常，而上半颗茧子没有吐水，丝胶难以膨润，从而产生环颣;煮茧时间适中，则使得上半颗茧子受蒸汽作用少量膨润，下半颗茧子也未产生膨润过度。此状态是目前煮茧的一个平衡状态，后面通过调整部吸水，能够减小上、下半颗茧子间的差异，从而不产生环颣和糙类;然而若煮茧时间过长，则虽然茧子上半部分受蒸汽作用适度膨润，但是下半部分会产生膨润过度的状态，其最终势必会产生大糙［4］。

因此，下半颗茧子煮的偏熟，容易产生生丝的清洁问题，而上半颗茧子煮的偏生，容易产生生丝的洁净问题，这势必造成茧子在煮的过程中，清洁问题和洁净问题不可能同时解决，只能想办法去寻求一个平衡点。

图4 茧子吐水现象观察Fig.4 Observation of cocoon guttation phenomenon

3 工艺改进

综合上述试验与分析，在原有生产工艺的基础上，对工艺生产的方案进行了改造，通过不断调整生产条件来提高生丝的清洁、洁净分数。

原方案与改进方案中，固定不变的参数有:真空度0.096 MPa;总压0.1 MPa;蒸煮室1温度98℃;蒸煮室2温度98℃;缫丝车速185 r/min;车头温度80～84℃;运转率96%;缫丝汤温33℃;理绪温度41～42℃。其他各方案数据变动对比如表1所示。

表1 各工艺参数对比Tab.1 Comparison of technological parameters

原工艺茧子的上车率比较高，且煮茧车速也较快，水质为弱碱性［5］，通过此工艺生产出来的生丝清洁分仅98分，洁净分仅93.45分，只达到了4A级别(表2)。经调整后，能达到5A或6A级。

表2 原工艺及调整后的生丝商检成绩Tab.2 Inspection result of raw silk with original process and after adjustment

3.1 方案一:调整茧子的上车率

通过不断降低茧子的上车率，生丝的清洁和洁净分数均有显著提高。上车率的降低会不断地剔除次茧［6］，包括黄斑茧、柴印茧和油茧。次茧的混入会导致生丝的清洁、洁净受很大的影响，黄斑茧是因蚕的尿液形成，使黄斑部位的胶着状态与蚕茧其他部位不一致;柴印茧会使得蚕茧局部不易膨润;油茧则是蛹油导致其具有疏水性，同样使得蚕茧难以膨润。因此通过不断降低茧子的上车率能够使得茧子间的差别减小，从而使生丝的清洁程度有所提高。如表2所示，生丝等级能达到5A级别，说明降低茧子上车率的做法能有效提高生丝清洁程度。

3.2 方案二:调整煮茧车速和溶液的pH值

在方案一的基础上，同时降低煮茧车速，并在低温渗透部向溶液中加入酸。在降低上车率的同时降低煮茧车速，会使得煮茧时间延长。但是由于茧层间存在差异，外层茧较为稀松，容易膨润;内层茧较为紧密，难以膨润，因此势必导致茧子内外层膨润状态的不一致。而在降低煮茧车速的同时，在低温渗透部向溶液中加入酸，会使得溶液从原来的弱碱性调整为弱酸性，从而使蚕茧外层浸酸，以达到抑制外层茧丝膨润的效果。再加上煮茧时间的加强，最终能够使得茧子内外层间的煮熟状态趋于一致，从而有效地提高生丝清洁程度。通过评分发现，此种方案也能有效地提高生丝清洁程度，生丝的清洁、洁净成绩符合6A级标准。

3.3 方案三:调整出口部温度

根据试验一与试验二所知，蚕茧的内、中、外层茧丝的胶着状态存在着差异。外层容易溃烂，而内层相对于外层比较难以膨润。煮茧机中，出口部和低温渗透部对蚕茧内层茧丝膨润几乎没影响。方案二由于加强了煮茧时间，因此会导致外层茧丝稍微过度膨润。所以在方案二的基础上，降低出口部温度，并且稍微下调低温渗透部温度，能够使得茧子外层茧丝稍微凝固，从而有效地抑制茧子外层的煮熟状态。同时，在缫丝过程中由于进一步剔除了次茧，最终能够使得茧子的洁净分继续有了小幅的提高。由表2可以看出，调整出口部温度来提高茧子洁净的做法是可行的。

4 结论

1)通过试验观察可以得到，茧子的内外层铺网状态、胶着点密集程度不一样，从而形成茧层内外差异。

2)通过吐水试验观察发现，茧层吐水极不均匀。茧子下部分吐水量大，而上部分基本无吐水，从而导致茧子层内差异。

3)茧子层内、层间差异会影响生丝清洁净度。偏熟影响清洁，偏生影响洁净。

4)降低茧子上车率可以提高生丝的清洁净度。

5)加强蒸煮并滴酸，可以在保护外层茧丝的同时增强内层的煮熟，有利于减少环颣、糙类的产生，能对洁净产生有效作用。

6)根据煮茧适煮状态与黑板成绩，微调温度出口部温度，并且在缫丝中途进一步剔除次茧，也可有效提高生丝洁净。

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