假捻机构的技术参数对生丝性能的影响

张孟丽， 邢秋明， 韩红波， 江文斌,3

(1.浙江理工大学 材料与纺织学院，杭州 310018；2.湖州市纤维检验所，浙江 湖州 313000；3.湖州浙江理工大学新型纺织研究院，浙江 湖州 313000)

研究与技术

假捻机构的技术参数对生丝性能的影响

张孟丽1， 邢秋明2， 韩红波1， 江文斌1,3

(1.浙江理工大学 材料与纺织学院，杭州 310018；2.湖州市纤维检验所，浙江 湖州 313000；3.湖州浙江理工大学新型纺织研究院，浙江 湖州 313000)

针对目前缫丝行业中出现的人工捻鞘产生的绪间丝鞘质量不统一，手工捻鞘效率低等问题，探究性地提出了采用自动假捻机构装置代替人工捻鞘缫制生丝。根据假捻机构设置相关的技术参数进行生丝加工，对生丝的强伸性、抱合、清洁、洁净、表面形态、基团结构等性能进行测试，并与常规丝鞘缫制的生丝进行性能比较。研究结果表明：在导丝轮往复速度为150次/min，丝条交叉次数为4次，导丝钩距离为55 mm的条件下，生丝的性能与常规丝鞘缫丝基本相同。

丝鞘；假捻；机构；生丝；抱合

丝鞘是由若干根茧丝经过集绪器，绕经上鼓轮、下鼓轮，利用丝条自身之间的相互扭转，再经过定位鼓轮形成的，丝鞘成形的实质是丝条的假捻。李茂松等[1]认为丝鞘对生丝结构的形成起关键作用，这由于丝鞘的两段生丝相互扭转使生丝紧密抱合，茧丝表面的丝胶分布更加均匀。周胜波[2]认为影响丝条截面圆整度的因素很多，只有丝鞘能改善丝条截面的圆整度。毛伟丽[3]认为丝鞘长度对生丝抱合性能有重要影响，短丝鞘不利于生丝的抱合性能。龚求娣[4]研究认为丝鞘必须保持一定的长度，丝鞘过长过短都会影响生丝的抱合及生产效率。张彩珍等[5]研究了代替人工捻鞘的无丝鞘缫丝的假捻装置，研究表明采用无丝鞘缫制的生丝与传统丝鞘缫制的生丝在性能方面基本相同，而抱合有所提高。

目前的缫丝工艺中，采用人工捻鞘能够满足缫丝工艺的要求。但是由于人为因素的影响，不同缫丝工或同一缫丝工每次捻鞘形成的丝鞘长度、形状不尽相同，从而丝鞘起到的作用不统一，影响生丝质量。而且手工捻鞘的方式效率低，影响缫丝效率。为此，本研究提出了代替人工捻鞘的自动假捻缫丝装置，以期提高生丝质量及缫丝的自动化程度。

1 试 验

1.1 假捻机构的结构设计

丝鞘的实质是丝条的假捻，根据假捻原理，设计并制作代替人工捻鞘的自动假捻机构，如图1所示。A向示图是假捻机构的A向图，为两对导丝轮，每对导丝轮对应一绪丝。假捻机构安装在下鼓轮与上鼓轮之间，代替丝鞘。

1.集绪器，2.下鼓轮，3.下移丝导丝轮，4.上移丝导丝轮，5.导丝钩，6.上鼓轮，7.络交位导丝轮，8.定位鼓轮，9.生丝图1 假捻机构示意Fig.1 Schematic diagram of false twisting mechanism

1.2 样丝的制备

在装有自动假捻机构装置的自动缫丝机上，进行生丝的缫制。下移丝导丝轮3和上移丝导丝轮4作相对运动，同时在丝条作用下产生自旋。经过煮茧、索绪、理绪茧子上的茧丝经过集绪器1形成具有一定集合程度的生丝9，生丝9依次绕过络交位导丝轮7、上鼓轮6、上移丝导丝轮4、下移丝导丝轮3，丝条经过交叉后绕过定位鼓轮8。下移丝导丝轮3和上移丝导丝轮4往复运动使得经过移丝导丝轮的丝条自身发生扭转，丝条产生假捻，同时下移丝导丝轮3和上移丝导丝轮4在丝条的带动下可进行旋转，避免因缫丝张力过大引起丝条的断裂。

设置上移丝导丝轮和下移丝导丝轮的往复速度分别为75、100、125、150、175次/min，丝条交叉次数分别为0、2、4、6、8次，导丝钩距离(导丝钩在水平方向上向缫丝机前部偏移上鼓轮的距离)分别为55、65、75、85、95 mm。在上述条件下，缫制规格为22/24 dtex(20/22 D)的生丝，并在车速、原料茧等其他工艺条件相同的情况下，与人工捻鞘缫制的生丝进行性能对比。

1.3 生丝力学性能测试

采用XL-2型纱线强伸度仪(常州纺织仪器厂)对生丝进行单丝强伸力的测试。测试条件：夹持距离500 mm，拉伸速度500 mm/min，预加张力(0.05±0.01) cN/dtex，每组测50个有效试样，取其平均值。

1.4 生丝清洁、洁净及抱合测试

按照国家标准GB/T 1798—2008《生丝试验方法》对样丝的清洁、洁净及抱合进行检验。小量生产的样丝，清洁、洁净由缫丝厂进行自检，抱合由湖州市纤维检验所进行检验。

1.5 生丝外观形态测试

采用JSM-5610LV型电子显微镜(日本电子株式会社)对两种不同工艺条件下制备的生丝进行表面形貌的测试观察。

1.6 红外光谱测试

利用Y172型纤维切片器(常州纺织仪器厂)将所测样丝切成粉末，以m生丝︰mKBr大约1︰100的比例进行研磨并混合均匀，使用压片机将粉末制成薄片；采用Nicolet 5700型傅立叶红外光谱仪(美国尼高力公司)对生丝进行基团结构的测试，测试范围4 000～400 cm-1。

2 结果与分析

2.1 导丝轮的往复速度对生丝性能的影响

不同的丝鞘长度对生丝抱合有很大影响[6]，丝鞘长度不一，生丝单位长度内的捻数不同，因此，生丝之间相互作用的程度也会有所不同。本研究主要是采用自动假捻机构缫制生丝，可避免因人工捻鞘产生的丝鞘质量不统一的问题。生丝中茧丝之间的相互扭转、集聚主要是依靠上下导丝轮的往复运动实现的，茧丝之间是否紧密集合对生丝的强伸性和抱合有着重要影响。表1为不同的导丝轮往复速度对生丝强伸性和抱合性能指标的影响。

表1 导丝轮往复速度对生丝强伸性及抱合指标的影响Tab.1 Effect of godet wheel reciprocating speed on the strength, elongation and cohesion indexes of raw silk

2.2 丝条的交叉次数对生丝性能的影响

图2 丝条纵向形态Fig.2 Longitudinal shape of silk

丝条交叉数/次断裂强度平均值/(cN·dtex-1)CV值/%断裂伸长率平均值/%CV值/%抱合/次03.4011.8012.4017.607923.504.2019.608.6014143.406.1021.107.5016363.904.4022.607.3014883.603.6019.706.90140

表2数据显示，丝条交叉次数的多少对生丝的断裂强度、断裂伸长率、抱合有一定的影响。当丝条的交叉次数为4和6次时，生丝的断裂强度、断裂伸长率、抱合指标均达到6A级。遵循操作简便的原则，丝条的交叉次数以4次为宜。

2.3 导丝钩的距离对生丝性能的影响

导丝钩距离的大小决定了生丝与导丝轮接触面积的大小，也就是生丝与导丝轮包角的大小，同时也影响缫丝过程中的缫丝张力。为此，通过不同的导丝钩距离研究生丝与导丝轮包角的大小对生丝性能的影响。表3为导丝钩距离对生丝强伸性和抱合指标的影响。

表3 导丝钩距离对生丝强伸性及抱合指标的影响Tab.3 Effect of silk wire hook distance on the strength, elongation and cohesion indexes of raw silk

表3数据显示，导丝钩的距离对生丝的伸长率有明显影响，导丝钩距离增大，生丝的断裂伸长率较大，这可能是由于导丝钩距离大，生丝与导丝轮的包角小，生丝受到的张力小，伸长率相应的增大，断裂强度、抱合指标均达到6A级。导丝轮距离为55 mm时，生丝的断裂强度和抱合指标均高于其他条件下的值。

在导丝轮往复速度为150次/min，交叉次数为4次，导丝钩距离为55 mm的条件下，进一步验证自动假捻机构缫制的生丝性能。采用同庄口的茧子，在车速为180 r/min的条件下，缫制规格为22.2/24.4 dtex(20/22 D)的生丝。将采用假捻机构缫制的生丝与常规丝鞘缫制的生丝性能进行对比，黑板检验由湖州大东吴丝绸有限公司进行自检。表4为两种不同假捻工艺缫制的生丝性能。

表4 不同假捻工艺缫制的生丝性能Tab.4 Properties of raw silk reeled by different false twist processes

表4数据显示，采用自动假捻机构缫制的生丝在断裂强度、断裂伸长率等指标高于常规丝鞘缫制生丝。抱合、清洁、洁净、含胶率等指标测试值较接近。假捻缫制生丝的清洁等级为5A级，常规丝鞘缫制生丝的清洁等级为6A级，两种工艺缫制生丝的洁净检验均为4A级。根据生丝主要检验结果评定等级的方法[8]，两种生丝加工方法缫制的生丝等级为4A级或4A级以下。这说明利用自动假捻机构可以代替人工捻鞘缫制生丝。

2.4 自动假捻机构对生丝表面形态的影响

为了研究自动假捻机构对生丝表面形貌的影响，采用扫描电子显微镜对两种不同假捻方法缫制的生丝进行表面观察。图3为生丝表面形貌测试结果。

图3 生丝表面形态Fig.3 The surface morphology of raw silk

图3结果显示，自动假捻缫制的生丝表面较平整，茧丝之间结合紧密，常规丝鞘缫制的生丝表面丝胶分布较均匀。采用自动假捻机构缫制的生丝其表面形态与常规丝鞘缫制的生丝并与太大差异，因此，自动假捻机构代替人工捻鞘缫制生丝可得到与常规丝鞘缫制相同的生丝。

2.5 自动假捻机构对生丝基团结构的影响

为了解自动假捻机构对生丝基团结构的影响，采用傅立叶红外光谱仪对生丝进行红外光谱的测试，图4为生丝红外测试结果。

蚕丝红外光谱图中1 625～1 640 cm-1(酰胺Ⅰ)对应的是β折叠结构，1 650～1 660 cm-1(酰胺Ⅰ)对应的是无规卷曲构象，1 515～1 525 cm-1(酰胺Ⅱ)、1 230～1 235 cm-1(酰胺Ⅲ)、700 cm-1(酰胺Ⅴ)对应的是β折叠构象，1 235 cm-1(酰胺Ⅲ)、650 cm-1(酰胺Ⅴ)对应的是无规卷曲构象[9-10]。图4显示，常规工艺缫制生丝与假捻缫丝工艺缫制的生丝均在1 652 cm-1(酰胺Ⅰ)、1 520 cm-1(酰胺Ⅱ)、1 228 cm-1(酰胺Ⅲ)、1 062 cm-1处出现特征峰。1 652 cm-1(酰胺Ⅰ)对应的是α螺旋结构，1 520 cm-1(酰胺Ⅱ)、1 228 cm-1(酰胺Ⅲ)对应的是β折叠结构，630 cm-1(酰胺Ⅴ)对应的是无规卷曲结构。两种不同制丝工艺缫制的生丝在结构上基本一致，没有发生变化，这也说明采用假捻机构代替人工捻鞘缫制生丝是可行的。

图4 生丝红外光谱图Fig.4 The FTIR spectra of raw silk

3 结 论

根据丝鞘形成原理，本研究研制了代替人工捻鞘的自动假捻机构，通过设置不同的机构参数进行生丝缫制，并对缫制的生丝进行强伸性、抱合、清洁、洁净、表面形态等指标的测试。结果表明，导丝轮的往复速度达到150 次/min，丝条交叉次数为4次，导丝钩距离为55 mm时，制备的生丝与常规丝鞘缫制的生丝性能基本相同。这表明采用自动假捻机构代替人工捻鞘缫丝是可行的。采用自动假捻机构进行生丝缫制，影响因素很多，本研究只是对自动假捻机构导丝轮的往复速度、导丝钩距离、丝条交叉次数进行研究，后续可对导丝轮表面的材料及解决丝条交叉的问题进行研究。

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The influence of technical parameters of false twist mechanism on the properties of raw silk

ZHANG Mengli1, XING Qiuming2, HAN Hongbo1, JIANG Wenbin1,3

(1.College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2. Huzhou Fiber Inspection Institute,Huzhou 313000, China; 3. Huzhou Zhejiang Sci-Tech University Novel Textile Research Institute, Huzhou 313000, China)

Aiming at the problems of non-uniform silk sheath quality and low efficiency of manual twist sheath caused by artificial twist sheath in silk reeling industry, the research proposes to replace manual twist sheath machinery with automatic false twist mechanism in reeling raw silk. Relevant technical parameters were set according to the false twist mechanism for raw silk processing. Then, the strength, elongation, cohesion, cleanness, surface morphology, structure of group of raw silk were tested and compared with the raw silk reeled with the conventional silk sheath in terms of raw silk performance. The results show that, the performance of raw silk is basically same with the raw silk reeled with the conventional silk sheath in the following conditions: yarn guide wheel reciprocating speed: 150 times/min, the number of cross wire: 4 times, and the wire hook distance:55 mm.

silk sheath; false twist; mechanism; raw silk; cohesion

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.02.002

2016-08-08;

2016-12-09

中国纺织工业联合会应用基础研究项目(J201408)；纺织科学与工程浙江省重中之重一级学科项目(2015KF21)

张孟丽(1991-)，女，硕士研究生，研究方向为生丝加工。通信作者：江文斌，教授级高工，hfjjwb@163.com。

TS142.3

A

1001-7003(2017)02-0006-05 引用页码: 021102