磺化蓖麻油应用于无煮茧自动缫丝工艺的研究

肖海波，李军生，阎柳娟，黄国霞，邓 塔，韦德科，徐立勤

(1.广西工学院生物与化学工程系，广西柳州545006;2.广西金鼎制丝有限责任公司，广西柳州545006)

通过使用恰当的化学试剂来改善缫丝成绩，一直是国内外缫丝行业普遍关注和研究的热点问题。多年来，日本使用化学助剂提高煮茧效果，改善了生丝品质［1］。近年来，广西桑蚕业迅速发展，但由于广西茧质先天不足、加工技术不成熟及加工基础薄弱，广西生丝一直以中低档形象出现在国内市场，市场竞争力弱［2-4］。为了提高生丝生品质，许多广西生丝生产厂家，采取了无煮茧自动缫丝工艺、辅助添加化学助剂等措施。就目前的使用情况来看，国内现有的煮茧助剂由于自身的局限性或对广西蚕茧的作用效果不明显，均未得到广泛推广。磺化蓖麻油是蓖麻油经硫酸磺化、中和等工序后得到的产物，是一种优良的阴离子表面活性剂。由于磺化蓖麻油具有良好的柔软性、平滑性和润湿浸透性，在真丝针织工艺中常用作生丝浸泡剂和拖油剂，以改善生丝的可织性［5］;由于具有良好的渗透性、柔软光滑性和抗静电性能，国内的一些缫丝厂家常在真空给湿过程中加入磺化蓖麻油，以提高生丝的平滑性和柔软性，防止丝条间的胶着，减少复摇切断，防止产生脆弱丝［6-7］。此外，磺化蓖麻油还具有较强的耐碱、耐高温和较好的渗透、分散和净洗能力，将其加入到亚麻织物蒸煮过程中，可协同碱液除去非纤维类物质，以提高织物的加工性能，是一种高效的亚麻织物的煮练助剂。虽然磺化蓖麻油在纺织印染行业早已有着较为广泛的应用［8］，但其在煮茧助剂领域的应用却鲜有报道。本试验将磺化蓖麻油应用到无煮茧自动缫丝工艺当中，通过实缫试验探究其对缫丝成绩的影响，以期能为无煮茧自动缫丝工艺的改良提供参考。

1 试验

1.1 试验材料及设备

采用同一庄口、同一批次的宜州春茧和夏茧为试验原料(广西金鼎制丝有限责任公司)，原料茧茧质见表1。磺化蓖麻油主要的性能技术指标:外观为红棕色透明液体，不皂化物含量≤3%，磺化基≥4%，总碱度≤60 mgKOH/g，pH值7～7.5，在水溶液中的溶解性和稳定性较好。主要试验设备为华龙2000型自动缫丝机(杭州华龙纺织机械有限公司)。

表1 生产庄口原料茧茧质Tab.1 Quality of raw material cocoon produced for sales

1.2 试验方法

实缫试验是在同一工厂、针对同一庄口的原料茧进行，并对同一机台、同一挡车工的缫丝成绩进行监测，生丝规格均为 22.2/24.4 dtex(设计纤度22.9 dtex)。在多次前期试验的基础上，最终确定工艺流程:剥茧→选茧→混庄→高温触蒸→触蒸平衡→真空渗透→自动缫丝(加入磺化蓖麻油)→丝小负压给湿平衡→复摇→整理→打包入库。磺化蓖麻油使用方案:用自制滴加装置(类似吊瓶)将质量分数为60%的磺化蓖麻油以25滴/min的速度同时滴加到自动缫丝机的左右两个车头的高温索绪锅里。

1.2.1 磺化蓖麻油质量分数控制

磺化蓖麻油的质量分数应控制在30%～60%为宜，随着磺化蓖麻油的质量分数的增加(减小)，应相应的减小(增加)滴速。磺化蓖麻油的质量分数不宜过低，过低则起不到促进丝胶快速膨润、溶解的作用，对索绪煮茧效果没有太大改善;质量分数也不宜过高，越高，其黏度越大、溶解速率越慢，导致滴速难以控制或使丝胶溶失量过多，降低缫折，甚至造成茧层崩溃，影响缫丝成绩。

1.2.2 工艺参数

磺化蓖麻油具有优良的渗透性能和表面活性，在与热和水的共同作用下，能够降低煮茧汤的表面张力，使水快速渗透茧层，使茧层受热均匀，促进丝胶的膨润和溶解，利于蚕茧达到适熟状态。故加入磺化蓖麻油后，自动缫丝机的车头蒸汽压力应下调0.04～0.06 MPa，索绪锅内温度降低4～6℃;由于解舒的提高、万米吊糙次数的减少，可以适当减少缫丝汤温的温度，以防止缫折增大。其具体的高温触蒸工艺参数、真空渗透工艺参数和自缫工艺参数如表2、表3所示。

表2 高温触蒸和真空渗透工艺参数Tab.2 High-temperature steaming and vacuum infiltration process parameters

表3 自缫工艺参数Tab.3 Automatic reeling process parameters

2 结果与分析

2.1 生产数据对比

按照1.2的实施方案和工艺条件，磺化蓖麻油助剂添加前后的实缫数据见表4。

表4 磺化蓖麻油助剂加入前后生产数据对比Tab.4 Comparison of production data before and after adding sulfonated castor oil additive

由于无煮茧缫丝工艺具有节省蒸汽、减少劳动力使用成本、降低生丝生产单位成本的显著特点，缫丝行业从来没有放弃过对无煮茧缫丝工艺的探究，这已有许多相关的研究被报道。吕小林［9］进行了无煮茧自动缫丝新工艺与传统工艺实缫对比试验，认为无煮茧自动缫丝新工艺能够降低万米吊糙次数，提高生丝洁净成绩，降低解舒光折和生丝生产单位成本，但是其却不适用于解舒率较低的原料茧。黄继伟等［10］对有无煮茧工序的自动缫丝成绩进行了对比，认为煮茧工艺的缫丝要比无煮茧的缫丝好，主要原因在于无煮茧工艺的蚕茧经过渗透后直接用于缫丝，没有经过蒸煮、调整和出口保护几个阶段，仅仅依靠索绪锅内相对较高温度的水在短时间内丝胶完成溶解和膨润，不利于均匀煮熟，从而不利于生丝综合等级的提高。而本试验在自动缫丝机的高温索绪锅里加入磺化蓖麻油，在水与热的协同作用下，其能快速渗透到茧层的内部，促进丝胶的充分膨润和溶解，且附着在茧层表面形成一种薄油膜，防止茧层外层崩溃，可以达到快速煮熟的目的。

由宜州春茧01、宜州夏茧01和宜州夏茧02的实缫成绩对比可知，加入磺化蓖麻油助剂的无煮茧自动缫丝工艺解舒提高4% ～8%，万米吊糙次数平均减少1.7次，台时产量平均增加12 g，最大偏差平均减小0.59 dtex，均方差平均减小 0.1，清洁和洁净成绩均得到提高，综合生丝等级平均提高0.64 A，生丝等级均由3 A提高到了4 A。由宜州夏茧01、宜州夏茧02、宜州夏茧03的缫丝成绩对比可知，磺化蓖麻油对茧质越好的原料茧作用效果越不明显，对解舒差、抗煮能力较强的原料茧使用效果更佳。宜州春茧02茧质较好，解舒率高于70%，磺化蓖麻油会造成丝胶溶失量较大，茧子偏熟甚至造成茧层崩溃，缫折增加，缫丝成绩很不理想。

2.2 解舒率、万米吊糙

磺化蓖麻油是一种优良的表面活性剂，具有较强的乳化能力和渗透力，能够降低索绪汤液的表面张力，增加水的润湿性能，助剂快速渗透到蚕茧内部，促进蚕茧中内层丝胶的溶解，从而减弱茧层丝条之间的胶着力，当胶着力小于丝素强力时，茧丝就能够顺利地、连续不断地离解，从而使解舒率得到较大程度的提高。无煮茧缫丝工艺，经过真空渗透的蚕茧只有依靠高温索绪锅内相对较高的温度，来达到煮熟状态，但均匀煮熟效果不是很好，所以中内层落绪较多，环颣较多，万米吊糙次数多。

2.3 运转车速和台时产量

运转车速是观察煮熟茧质量的重要参数，反映的是操作工对故障处理能力的大小，即某一时刻车面运转小的比例，一般来说，万米颣吊多则运转率低，反之运转率高。磺化蓖麻油助剂的加入，能够提高自动缫丝工艺的“车头三率”，蚕茧易于达到适熟状态，减少回索茧和溃烂茧的数量和回索次数，使丝故障减少，万米吊糙次数减少，可以开大车速，不仅提高了挡车工的生产效率，也增加了自动缫丝机的台时产量。

2.4 均方差和最大偏差

影响自动缫均方差的因素有多个，其中包括绪内均方差、绪间均方差，组间均方差等。绪内均方差不仅与使添多添少有关，还与绪内细限纤度给定值的稳定性和一致性有关。加入磺化蓖麻油后，由于能够促进丝素表面的丝胶膨润并均匀化，使茧丝纤度大小相对偏差较小，生丝纤度大小均一性强，与计算中心纤度的相差较小，使生丝均方差减小。另外，磺化蓖麻油使茧层容易达到适熟状态，使得蚕茧的有绪率提高，机械添绪过程中，失添或空添的次数减少，利于保证生丝纤度的一致性，使均方差和最大偏差均减小。

2.5 清洁和洁净

通过合理的真空触蒸工艺，干茧在湿热的作用下，丝胶和丝素产生一定的膨润，丝胶胶着力减弱，经过一段时间的还性平衡，茧层丝胶间的胶着点重新凝固，使丝胶胶着力趋于均匀，可为均匀煮熟创造条件。另外，磺化蓖麻油具有优良的渗透性能，使中内层丝胶充分膨润软化，胶着点得到离解，减少“8”形或“S”形环颣，吊糙次数减少，中心粒数符合率高，清洁和洁净成绩得到提高。

3 结论

1)通过与无煮茧自动缫丝工艺的对比试验分析可知，加入磺化蓖麻油，能够起到提高解舒率、增加台产，提升车速、提高清洁和洁净、降低万米吊糙和减小均方差、最大偏差的良好效果，平均提高生丝综合等级 0.64 A。

2)磺化蓖麻油无煮茧自动缫丝工艺继承了无煮茧自动缫丝工艺的全部优点，克服了无煮茧工艺对解舒成绩较差的原料茧不宜使用的不足，对于解舒率高于70%的原料茧，用无煮茧工艺直接缫丝即可。

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