趙樹強 林海濤 寧晚娥 覃朝熙

摘要： 針對常規(guī)煮綿工藝效率低、能耗大、時間長、脫膠效果差等問題，文章擬采用幾種新型、環(huán)保、高效的煮綿助劑處理絲綿，并采用掃描電鏡、紅外光譜儀、X射線衍射儀等對不同工藝處理后的絲綿表面處理效果，絲綿二級結(jié)構(gòu)的情況及其他性能指標(biāo)進行測試。研究結(jié)果表明：與常規(guī)工藝處理后的絲綿相比，清絲寶處理后的絲綿手感蓬松、柔軟、無異味、光澤較好，其殘油率、練減率、煮練溫度、煮練時間及白度均有不同程度的改善。因此，在現(xiàn)行的絲綿生產(chǎn)工藝中，采用清絲寶處理絲綿，其實驗數(shù)據(jù)對完善已有成果的煮綿工藝及改善絲綿的內(nèi)在質(zhì)量具有一定的實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞： 絲綿；殘油率；助劑；絲綿生產(chǎn)工藝；回潮率

中圖分類號： TS142.2文獻標(biāo)志碼： A文章編號： 1001-7003（2018）03-0032-07引用頁碼： 031106

Abstract： Aiming at the problem of the conventional silk flossing process such as low efficiency， high energy consumption， long time and low degumming effect， this article intends to use several new， environmentally friendly and efficient silk floss cooking auxiliaries to treat silk floss. Besides， scanning electron microscopy， infrared spectroscopy and X-ray diffraction， etc. were used to test the surface treatment effect of the silk floss after treatment by the different process， the situation of the secondary structure of the silk floss and other performance indexes. The research results show that compared with the conventional process of silk floss， the silk floss treated by Qingsibao feels fluffy and soft， with no smell and good gloss. Meanwhile， its refining yield reduction rate， cooking temperature， cooking time， residual oil rate and whiteness are improved in different degrees. Therefore， in the current production processes of silk floss， Qingsibao has certain practical application value to improve the existing achievements and the intrinsic quality of silk floss.

Key words： silk floss； residual oil rate； auxiliaries； the production process of silk floss； moisture regain

絲綿是以各類原料繭及繅絲副產(chǎn)品等為原料制作而成的，具有柔滑、透濕及手感蓬松等特點[1]。由其制成的高檔寢被用品不僅具有蓬松爽滑、保暖性強等特點，還具有預(yù)防風(fēng)濕癥、關(guān)節(jié)炎及提高睡眠質(zhì)量等優(yōu)點，然而使用一段時間后，會出現(xiàn)絲綿顏色泛黃、異味、抗菌性能差等問題。此外現(xiàn)有煮綿工藝本身也存在較多問題：一方面，處理廢水的污染問題，如處理時間過長，生產(chǎn)效率不高，處理過程中易產(chǎn)生沉淀，同時對絲綿的損傷也較大；另一方面，在常規(guī)煮綿的過程中殘余絲膠及雜質(zhì)的存在會出現(xiàn)絲綿纏連，嚴(yán)重影響絲綿的內(nèi)在質(zhì)量，進而影響其使用壽命。為了改變其現(xiàn)狀，亟待開發(fā)一種新的煮綿工藝替換常規(guī)煮綿工藝，進而提高絲綿的內(nèi)在質(zhì)量。推動廣西絲綿產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)，有利于形成自主品牌，實現(xiàn)絲綿生產(chǎn)的節(jié)能、低耗、綠色環(huán)保，為實現(xiàn)廣西打造桑蠶繭絲產(chǎn)業(yè)基地服務(wù)[2-10]。

1實驗

1.1材料

蛹襯絲綿片（廣西融安縣金鼎制絲有限責(zé)任公司）。

1.2儀器

Y（B）802N八籃恒溫烘箱、WSB-3A白度計（溫州大榮紡織儀器有限公司），YB71旦尼爾電子天平（常州市幸運電子設(shè)備有限公司），HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司），S-570型掃描電子顯微鏡（日本日立公司），美國Nicolet5700型紅外光譜儀（美國熱電尼高力儀器公司），YG（B）026E-500型電子織物強力機（溫州大榮紡織儀器有限公司），Quanta600F場發(fā)射掃描電鏡（美國FEI公司）。

1.3試劑

石油醚（30～60℃）（天津市大茂化學(xué)試劑廠），脫膠劑和皂劑（廣東化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開發(fā)中心），雙氧水（喬科化學(xué)（東莞）有限公司），自制助劑（表1）及柔軟劑928（上海市紡織印染材料研發(fā)工程中心），試劑均為分析純。

醚羧酸鈉與脫膠劑混合煮練絲綿時，能加速絲膠的膨潤和溶解，具有很好的滲透、潤濕、乳化、分散、去污等性能；整理絲綿時，能顯著改善絲綿的手感，增加光澤，避免手感粗糙，提高絲綿的服用性能，而且生物降解性良好，以及低毒和低刺激性，然而其潤濕速度不如清絲寶，除油除雜能力也不高清絲寶蓖麻油酸咪唑啉與脫膠劑混合煮練絲綿時，其良好的滲透、潤濕、乳化、分散、去污等性能減小了浴液中介質(zhì)間界面張力，滲透到絲綿纖維里的脫膠劑的量增加，一定程度上加速了絲膠的膨化和水解，刺激性小，毒性低，純度高，具有良好的生物降解性；處理后的絲綿手感柔軟、干爽，富有彈性，可防止絲綿折皺和擦傷，蛹油及雜質(zhì)清除徹底，不易產(chǎn)生沉淀，而且其潤濕速度比傳統(tǒng)表面活性劑快一倍練絲靈椰油酰胺烷醇硫酸鈉椰油酰胺烷醇硫酸鈉作為一類性能優(yōu)異的非離子型表面活性劑，具有良好的鈣皂分散力、乳化力、潤濕、滲透、增溶等性能；然而與脫膠劑混合煮練絲綿時，隨著煮練時間的延長，椰油酰胺烷醇硫酸鈉吸附在了絲綿纖維的表面，降低了脫膠劑與絲膠作用的效果，從而影響其煮練效果，而且處理后的絲綿手感較差，油脂及雜質(zhì)清除不徹底，易產(chǎn)生沉淀2方法

2.1常規(guī)工藝

取一定量的絲綿，分別置于溫度100℃，10g/L的雙氧水，浴比1︰100如表2所示（試樣編號1#～4#）的各種試劑溶液中連續(xù)煮練120min，然后用40℃左右的去離子水反復(fù)洗滌后，最后用質(zhì)量濃度為10g/L的柔軟劑928溶液浸泡試樣1h，再用40℃左右去離子水洗滌3次后脫水、烘干，每個試樣重復(fù)實驗3次，求平均值。

2.2工藝改良

選取如表2所示（試樣編號5#～16#）的試劑溶液（溫度75℃、10g/L的雙氧水、浴比1︰100）對絲綿進行煮練，即煮練30min后取出，換液后保持同樣條件煮練20min，共煮練50min，然后用40℃左右的去離子水洗滌3次，最后用質(zhì)量濃度為10g/L的柔軟劑928溶液浸泡試樣1h，再用40℃左右去離子水洗滌3次后脫水、烘干，并對其實驗重復(fù)3次，以確定其實驗數(shù)據(jù)的可靠性和真實性。

2.3測試項目及方法

2.3.1殘油率的測定

按照GB/T24252—2009《蠶絲被》中的測試方法對絲綿殘油率進行測定。

2.3.2白度的測定

將實驗后檢測白度的絲綿片做一些前處理，然后將其均勻放入實驗盒，用標(biāo)準(zhǔn)白度板來校準(zhǔn)過的WSB-3A白度計對其進行測試[11]，測試3次，然后求平均值。

2.3.3練減率的測定

將煮綿前后的絲綿分別在恒溫烘箱中烘干，然后用電子天平分別稱其質(zhì)量，其練減率公式[12]如下：

練減率/%=煮錦前試樣干質(zhì)量-煮錦后試樣干質(zhì)量煮錦前試樣干質(zhì)量×100（1）

2.3.4手感

采用手觸摸法進行評定[13]，用★表示：★表示手感較差，★★表示手感一般，★★★表示手感好，★★★★表示手感較好。

2.3.5回潮率的測定

按照GB/T9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》中的測定方法對絲綿回潮率進行測定。

2.3.6絲綿pH值的測定

按照GB/T7573—2009《紡織品水萃取液pH值的測定》中的測定方法對絲綿pH值進行測定。

2.3.7結(jié)構(gòu)表征

將煮練處理前后絲綿纖維的粉末與KBr均勻混合，并對其進行壓片處理，取其波長500～4000cm-1，對絲綿進行測試。

采用Quanta600F場發(fā)射掃描電鏡觀察其微觀表面形態(tài)。

2.3.8力學(xué)性能的測試

絲綿的斷裂強力及其斷裂伸長率在YG（B）026E-500型電子織物強力機上進行測試，具體方法如下：將絲綿片縱向剪取25cm，橫向剪取5cm，以此作為絲綿試樣，其中絲綿片夾持長度為100mm，拉伸速度為250mm/min，預(yù)張力10cN，溫度為（20±2）℃，相對濕度為65%±5%。每個試樣重復(fù)3次，取其平均值作為測試值。

3結(jié)果與分析

3.1絲綿練減率的測定

表3為不同工藝下的練減率，表4為采用單因素分析得到不同工藝下練減率的顯著性。

從表3的數(shù)據(jù)可知，其練減率隨著脫膠劑質(zhì)量濃度的增加而增加，當(dāng)脫膠劑質(zhì)量濃度為2.5g/L時，練減率最大，為20.31%。此外，由表4可以看出，各因素的F值>F-crit=4.07，P-value<0.01，在顯著性水平α=0.05下，可以認(rèn)為各因素對絲綿練減率的影響非常顯著。在實驗的質(zhì)量濃度范圍之內(nèi)，練減率隨著煮綿助劑用量的增加而增加，當(dāng)清絲寶、凈絲素、練絲靈的質(zhì)量濃度分別為4、2、0.25g/L時，絲綿練減率分別為16.85%、16.22%、13.52%。由此可以看出，在加入等量脫膠劑的同時，脫膠劑與清絲寶的混合煮練對絲綿的練減效果非常明顯。而練絲靈的加入，使得絲綿練減率略有下降，可能是因為練絲靈中的椰油酰胺烷醇硫酸鈉表面活性劑吸附在絲綿纖維表面，降低了脫膠劑與絲膠作用的效果，因此練絲靈與脫膠劑的混合煮練對絲綿的練減效果并不是十分明顯。

3.2絲綿力學(xué)性能的測試

從表5的數(shù)據(jù)分析可知，煮練處理后的絲綿與未處理的絲綿相比，其斷裂強力及斷裂伸長率均有不同程度地降低，可能是煮綿助劑的表面活性作用加速了絲綿中絲膠的膨潤，進而均勻地溶解在浴液中，這對絲綿里的絲素或多或少會造成不同程度的破壞。脫膠劑與皂劑混合煮練絲綿，其斷裂強力及斷裂伸長率均有大幅度的降低，說明脫膠劑與皂劑的混合煮練促進了絲膠的膨化，進而水解到浴液中，但是也會在一定程度上破壞絲素，進而影響絲綿的內(nèi)在質(zhì)量。脫膠劑與練絲靈的混合煮練雖然其斷裂強力及斷裂伸長率較常規(guī)工藝有較大提高，但是其煮練效果很差，而脫膠劑與清絲寶混合煮練處理絲綿后，其斷裂強力及斷裂伸長率較理想，而且手感蓬松、柔滑。

3.3殘油率、白度和手感的測定

與常規(guī)工藝相比，工藝改良后絲綿的白度和殘油率均得到不同程度地改善。由表6可知，隨著清絲寶質(zhì)量濃度的增加，絲綿白度大體呈上升趨勢，當(dāng)清絲寶的質(zhì)量濃度為4g/L時，白度達到了81.45%，大于常規(guī)工藝處理的絲綿的白度，而且手感蓬松、柔滑，其殘油率為0.64%，達到了特級品填充物含油率的要求，有利于絲綿質(zhì)量的提升。凈絲素與脫膠劑混合煮練時，白度也有較大提高，凈絲素質(zhì)量濃度為2g/L時，白度也達到了80.73%，而手感蓬松略差，其殘油率為0.75%，同樣符合國家標(biāo)準(zhǔn)。然而練絲靈與脫膠劑混合煮練時，其殘油率均小于1.5%，白度也比常規(guī)工藝煮練的好，但是手感蓬松很差且有異味，可能是絲綿里的蛹油或者雜質(zhì)沒有清除徹底，因此脫膠劑-練絲靈混用煮練時，效果不佳。

3.4回潮率和pH值的測定

從表7可以看出，與常規(guī)工藝處理的絲綿相比，新工藝處理后絲綿的回潮率均有下降，尤其是8#的回潮率達到了9.28%，符合GB/T24252—2009《蠶絲被》中回潮率小于12%的要求。蠶絲被質(zhì)量的好壞一定程度上與pH值的大小有關(guān)，而從表7中發(fā)現(xiàn)，常規(guī)工藝處理絲綿時的pH值均高于國家標(biāo)準(zhǔn)值，而新型工藝的pH值有所降低，尤其是5#～16#的pH值均小于8.0，因此選擇其作為煮綿工藝的測試指標(biāo)是合理可行的。

3.5絲綿表面的形貌變化

為了研究不同工藝條件下絲綿表面的處理效果，對所觀測的樣品做一些噴涂處理后，對其進行觀測（圖1）。從圖1的掃描電鏡圖可以看出，圖1（a）中的絲綿表面不光滑，存在大量的絲膠及孔洞，而且絲膠易團聚，出現(xiàn)了多條由絲膠斑形成的縱條紋；圖1（b）中的絲綿表面相對未處理之前，平整光滑了很多，但是發(fā)現(xiàn)多條細小的裂紋，絲素受到了不同程度地?fù)p傷，可能是在煮綿的過程中，其工藝條件（如煮綿溫度過高、煮綿時間等）處理不當(dāng)，造成其煮綿過度；而圖1（c）中的絲綿表面處理效果很好，與常規(guī)工藝相比，表面平整光滑，大體上沒有損傷。

3.6絲綿X衍射曲線對比分析

由圖2可知，不同工藝處理后的絲綿在20.1°的特征衍射峰較強，在9.1°、24.3°附近的特征衍射峰較微弱，而這兩種絲綿在19.7°附近沒有出現(xiàn)特征衍射峰，可能是絲素蛋白中的一些無規(guī)線團（Silk I結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)受到溫度、表面活性劑等因素的影響向β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變（SilkⅡ結(jié)構(gòu)），說明不同工藝處理后的絲綿的晶體結(jié)構(gòu)都以SilkⅡ型為主，幾乎不含有Silk I和α-螺旋特征衍射峰，而且它們在整體結(jié)構(gòu)上無明顯差異，圖像很相似。

3.7絲綿紅外光譜對比分析

從圖3的傅里葉紅外光譜曲線中可以看出，未處理絲綿的紅外光譜吸收峰（a曲線）的大致情況是：1655cm-1（酰胺I）為α-螺旋結(jié)構(gòu)，1627cm-1（酰胺I）、1519cm-1（酰胺II）、1231cm-1（酰胺III）及698cm-1（酰胺V）為β-折疊結(jié)構(gòu)。從圖3的（b）和（c）曲線中發(fā)現(xiàn)，不同工藝處理后的吸收峰中的1627cm-1（酰胺I）消失，而峰值1655cm-1（酰胺I）小幅度偏向低位，可能是絲綿中所含有的蛋白質(zhì)分子由于受到外部條件的影響，其構(gòu)成β-折疊結(jié)構(gòu)的鏈間氫鍵發(fā)生改變所致，同時也說明了絲膠中含有β-折疊結(jié)構(gòu)的結(jié)論?？傊鼈兊淖兓f明了工藝改良后絲膠脫落的速度、脫膠的時間及絲綿表面的光滑程度優(yōu)于常規(guī)工藝，達到了煮練的目的。另外，

雖然峰值1655cm-1（酰胺I）小幅度向低位移動，但其仍屬于α-螺旋結(jié)構(gòu)的范疇。其他三個峰值大體上沒有什么變化，它們在整體結(jié)構(gòu)上沒有明顯差異，與X射線衍射處理的結(jié)果大體上是一樣的。

4結(jié)論

采用幾種新型、環(huán)保、高效的煮綿助劑處理絲綿，通過單因素實驗分析可以得出，本文采用清絲寶與脫膠劑組合的比例配比處理絲綿，與常規(guī)工藝處理后的絲綿相比，其效果顯著。一是降低了處理絲綿的溫度；二是有效減少了處理絲綿的時間，同時也減少了能源的消耗，具有較好的綜合效益。其工藝優(yōu)化條件為：清絲寶、脫膠劑及雙氧水質(zhì)量濃度分別為4、0.05、10g/L，溫度75℃，浴比1︰100，且其殘油率小于1.5%，回潮率小于12%，符合國標(biāo)優(yōu)質(zhì)要求。

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