溫濕度對棉花回潮率測量影響研究項目的試驗方案

項目組

2007年初以來，中纖局會同農業部種植業管理司、中國棉花協會、中國棉紡織行業協會等部門，開展了《溫濕度對棉花回潮率測量影響研究》課題的前期研究工作，目的是通過全面系統的科學試驗和綜合分析，準確確定棉纖維的導電性能與其水分含量及與溫度之間的關系。在此基礎上，進而研發出具有自主知識產權，適合中國國情以及較寬溫、濕度適應范圍（溫度－30℃～50℃，濕度15%～95%）的棉花回潮率測定儀器，在國內全面推廣應用，把我國棉花回潮率測定方法提高到一個新的水平。

該項目總的目標是：建立棉纖維在溫度－30℃～50℃，濕度15%～95%環境條件下，棉花纖維的導電性能和棉花回潮率關系的數學模型，并依據此模型研制新型棉花回潮率測試儀器。

1試驗的比對方法

本試驗的比對方法標準是GB 6102—1985《原棉回潮率試驗方法 電測器法》、GB 6102.1—2000《原棉回潮率試驗方法 烘箱法》及GB/T 9995—1997 《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》。

2試驗所用的設備、儀器和材料

2.1試驗設備、儀器和工具

（1）XJ101型、Y412B型電測器各2臺；

（2）箱內稱重的八籃烘箱2臺；

（3）電子秤1臺（量程2?kg，分度值1?g）；

（4）電子天平1臺（量程200?g，分度值0.001?g）；

（5）塑料盛樣盤，110個；

（6）試驗專用測試裝置4臺，該裝置由微電腦控制自動采樣，準確度：1?mV，環境溫濕度適應范圍為：溫度：－40℃～50℃，相對濕度：15%～90%R.H.。

（7）UT50數字直流電壓表，4臺。

（8）數字溫濕度表，2臺。量程：溫度－40℃～50℃，濕度10%～95%R.H.。

（9）數字溫度表，1臺。量程：溫度－40℃～50℃，精度±1℃。

2.2試驗材料

2.2.1用于不同品種溫濕度試驗的棉樣

選用我國長江、黃河流域和新疆不同棉區主產棉花品種中使用較廣泛的新陸早13號、新疆98-6、魯棉18、中棉所41、冀雜6828、湘雜棉3號和長絨棉共7個品種。軋工方式為鋸齒棉，數量為每個品種10份，每份50?g，品級選用標準級三級棉。

2.2.2用于進行軋工方式和品級試驗的棉樣

鋸齒棉：2級、4級、6級各400?g，每50?g一個試樣，共24個試樣；

皮輥棉：2級、4級、6級各400?g，每50?g一個試樣，共24個試樣。

對各類試樣的編號方法如下：

用記號筆對盛樣盤編號,編號由兩節組成：XX—XX。首節為試驗類別號，用01～13表示；末節為每一類別內的試樣號，用01～10表示。編號規則詳見表1。

3調濕試驗的方法和步驟

本項試驗的目的是研究在20℃的標準溫度條件下，棉纖維導電性能與水分含量之間的關系（見表2），為新型棉纖維回潮率測定儀器建立基準。

（1）將試驗樣品撕松，揀出雜質后，放入烘箱中用50℃的溫度預烘棉樣至回潮率為2.5%左右，把預烘的棉樣放到盛樣盤中，攤薄鋪勻；

（2）把盛樣盤均勻擺放到調濕室中，各盤不得疊置；

（3）把調濕室的溫度設定到20℃標準溫度，參照表2，將濕度調節到相應水平，對棉樣進行48?h調濕平衡，在平衡過程中每2?h要翻動樣品一次，注意不得丟失或增加纖維；

（4）48?h調濕平衡后在調濕室內用天平稱量經過調濕的棉樣；

（5）在調濕室內，用專用測試裝置對試樣進行20℃的電壓測定（用于測試的裝置應在調濕室平衡2?h以上），專用測試裝置所測電壓作為該類試樣的基準電壓；

（6）用箱內稱重法在烘箱中對試樣烘驗，計算回潮率。

采用上述方法及步驟可獲得在標準溫度20℃的條件下，3%～13%的回潮率范圍內的一系列采樣點上，各類別回潮率與導電性能的一一對應關系。要求每1%回潮率內必須有1個以上的采樣點。

4調溫試驗的方法及步驟

本項試驗的目的，是研究在溫度－30℃～50℃的范圍內，不同回潮率的棉纖維的導電性能與溫度之間關系，為新型棉纖維回潮率測定儀器的溫度修正建立依據。

調溫試驗分為主試驗和副試驗。主試驗是選用代表性較強的3個類別的棉樣進行的全溫度范圍和全回潮范圍的試驗；副試驗是對品級、品種和軋工方式的溫度試驗。兩種試驗同步進行，所不同的是，主試驗是對－30℃～50℃的全溫度范圍的試驗，而副試驗的溫度測量范圍確定為20℃～30℃。在每一個溫度點上都需要完成不少于10個回潮采樣點的試驗，而每一個回潮點的棉樣的調濕均勻性平衡需要2天以上，所以完成一個溫度點的全部試驗需一個月左右。按每5℃設一個試驗點，完成16個溫度點的全部試驗需16個月。擬利用已建成的3個實驗室的調節范圍，使不同溫度段的試驗同時進行，以便把實驗室試驗周期縮短到5個月以內。

4.10℃以上的調溫試驗

0℃以上的調溫試驗在調濕室和常溫常濕室（15℃～30℃）中進行。

對參與主試驗的3類棉樣在5℃～50℃的范圍內,每隔5℃的一個溫度點上進行全范圍的、共11個溫度點的試驗，取得不同回潮率在不同溫度下的“溫度-回潮率-電阻值”一一對應的原始數據。對這些數據進行綜合分析，確定不同回潮率的溫度補償系數。副試驗要求：在20℃～30℃的范圍內,每隔5℃的一個試驗點上對2種軋工、3個品級、7個品種的13種試樣進行全范圍的試驗，取得不同軋工、不同品級的試樣在不同回潮率和不同溫度下的“軋工方式-品級-溫度-回潮率-電阻值”一一對應的原始數據。試驗的方法如下：

（1）對棉樣進行50℃的預烘（回潮率2.5%左右）、定重。

（2）在各溫度試驗點上，通過調節濕度對試樣進行48?h平衡。

（3）在調濕室或常溫常濕室內用天平對平衡后的試樣定重。

（4）在調濕室或常溫常濕室內用專用測試裝置測定試樣在該溫度點上的對應電阻值。

（5）一個回潮點的溫度試驗全部完成后，用箱內稱重法測量該試樣的干重，并計算各溫度點時的回潮率。

采用上述方法及步驟可獲得溫度在0℃～50℃的條件下，3%～13%的回潮率范圍內的一系列采樣點上，一定回潮率的棉花在各溫度測試點上的導電性能。

4.20℃及0℃以下的調溫試驗

0℃及0℃以下的調溫試驗在調溫室中進行。本試驗僅對參與主試驗的3類棉樣進行。

在－30℃～0℃的范圍內,每隔5℃的一個溫度點上進行全范圍的、共7個溫度點的試驗，取得不同回潮率的棉花在不同溫度下的“溫度-回潮率-電阻值”一一對應的原始數據。對這些數據進行綜合分析，確定不同回潮率的溫度補償系數。

試驗的方法如下：

（1）對棉樣進行50℃的半烘干（回潮率2.5%左右）、定重。

（2）對半烘干的試樣進行加濕和均勻性平衡，并密封后放入調溫室中進行4?h等溫處理。

（3）在調溫室內對經過等溫處理的棉花用天平定重。

（4）在調溫室內用專用測試裝置測定試樣在該溫度點上的對應信號電壓值（可換算為電流值及電阻值）。

（5）一個回潮點的溫度試驗全部完成后，用箱內稱重法測量該試樣的干重，并計算各溫度點對應的回潮率。

采用上述方法及步驟可確定溫度在－30℃～0℃的范圍內，3%～13%的回潮率范圍內的一系列溫度采樣點上，一定回潮率的棉花在各溫度測試點上的導電性能。

5新型電測器的主要技術指標

5.1測量電壓

單一直流90V。

5.2回潮率測量

(1) 范圍3.0%～13%。

(2)準確度

3.0%～6.0%:±0.2%，6.1%～11.0%:±0.1%，11.1%～13.0%:0.2%。

(3)軟件分辨率

3.5%~6.0%:±0.02%，6.1%～11.0%:±0.01%，11.1%～13.0%:0.02%。

5.3測溫范圍

－30℃～50℃，準確度：－30℃～－10℃：±2℃，－9℃～50℃：±1℃。

5.4溫度補償

（1）補償范圍：－30℃～50℃。

（2）補償系數：待試驗確定。

5.5測水傳感器極板面積

235×100?mm2，材料：不銹鋼。

5.6極板壓力

極板壓力為735N。

5.7試樣質量

50?g。

5.8軋工方式、品級、品種等因素的補償情況待試驗確定。

5.9環境適應性

溫度：－40℃～50℃，相對濕度：回潮率≤5%時，應 ≤30%R.H.；5%≤回潮率≤7%時，應≤65%R.H.；7%≤回潮率≤13%時，應≤95%R.H.。

6試驗的組織、主要承擔單位、參加單位及時間安排

（1）組織單位：中國纖維檢驗局。

（2）主要承擔單位：陜西華斯特儀器有限公司。

（3）參加單位及人員：中國纖維檢驗局2人、陜西省纖維檢驗局1人，中國棉花協會、中國紡織協會、安徽財經大學各1人。

（4）整個試驗從2007年11月開始到2008年4月結束。參加單位的人員分期分批分別參加重要研究內容的試驗工作。具體時間安排：

纖檢系統和安徽財經大學：2007年11～12月，參加低溫段試驗；

中國紡織協會：2008年1～2月，參加中溫段試驗；

中國棉花協會：2008年3～4月，參加高溫段試驗。

（作者單位：中國纖維檢驗局等）