溫濕度對棉花回潮率測量影響研究項(xiàng)目的試驗(yàn)方案

項(xiàng)目組

2007年初以來，中纖局會(huì)同農(nóng)業(yè)部種植業(yè)管理司、中國棉花協(xié)會(huì)、中國棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)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(tǒng)的科學(xué)試驗(yàn)和綜合分析，準(zhǔn)確確定棉纖維的導(dǎo)電性能與其水分含量及與溫度之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)而研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)，適合中國國情以及較寬溫、濕度適應(yīng)范圍（溫度－30℃～50℃，濕度15%～95%）的棉花回潮率測定儀器，在國內(nèi)全面推廣應(yīng)用，把我國棉花回潮率測定方法提高到一個(gè)新的水平。

該項(xiàng)目總的目標(biāo)是：建立棉纖維在溫度－30℃～50℃，濕度15%～95%環(huán)境條件下，棉花纖維的導(dǎo)電性能和棉花回潮率關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，并依據(jù)此模型研制新型棉花回潮率測試儀器。

1試驗(yàn)的比對方法

本試驗(yàn)的比對方法標(biāo)準(zhǔn)是GB 6102—1985《原棉回潮率試驗(yàn)方法 電測器法》、GB 6102.1—2000《原棉回潮率試驗(yàn)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(yàn)所用的設(shè)備、儀器和材料

2.1試驗(yàn)設(shè)備、儀器和工具

（1）XJ101型、Y412B型電測器各2臺；

（2）箱內(nèi)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(gè)；

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

（7）UT50數(shù)字直流電壓表，4臺。

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

（9）數(shù)字溫度表，1臺。量程：溫度－40℃～50℃，精度±1℃。

2.2試驗(yàn)材料

2.2.1用于不同品種溫濕度試驗(yàn)的棉樣

選用我國長江、黃河流域和新疆不同棉區(qū)主產(chǎn)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(gè)品種。軋工方式為鋸齒棉，數(shù)量為每個(gè)品種10份，每份50?g，品級選用標(biāo)準(zhǔn)級三級棉。

2.2.2用于進(jìn)行軋工方式和品級試驗(yàn)的棉樣

鋸齒棉：2級、4級、6級各400?g，每50?g一個(gè)試樣，共24個(gè)試樣；

皮輥棉：2級、4級、6級各400?g，每50?g一個(gè)試樣，共24個(gè)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(jié)組成：XX—XX。首節(jié)為試驗(yàn)類別號，用01～13表示；末節(jié)為每一類別內(nèi)的試樣號，用01～10表示。編號規(guī)則詳見表1。

3調(diào)濕試驗(yàn)的方法和步驟

本項(xiàng)試驗(yàn)的目的是研究在20℃的標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下，棉纖維導(dǎo)電性能與水分含量之間的關(guān)系（見表2），為新型棉纖維回潮率測定儀器建立基準(zhǔn)。

（1）將試驗(yàn)樣品撕松，揀出雜質(zhì)后，放入烘箱中用50℃的溫度預(yù)烘棉樣至回潮率為2.5%左右，把預(yù)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(diào)濕室中，各盤不得疊置；

（3）把調(diào)濕室的溫度設(shè)定到20℃標(biāo)準(zhǔn)溫度，參照表2，將濕度調(diào)節(jié)到相應(yīng)水平，對棉樣進(jìn)行48?h調(diào)濕平衡，在平衡過程中每2?h要翻動(dòng)樣品一次，注意不得丟失或增加纖維；

（4）48?h調(diào)濕平衡后在調(diào)濕室內(nèi)用天平稱量經(jīng)過調(diào)濕的棉樣；

（5）在調(diào)濕室內(nèi)，用專用測試裝置對試樣進(jìn)行20℃的電壓測定（用于測試的裝置應(yīng)在調(diào)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(zhǔn)電壓；

（6）用箱內(nèi)稱重法在烘箱中對試樣烘驗(yàn)，計(jì)算回潮率。

采用上述方法及步驟可獲得在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃的條件下，3%～13%的回潮率范圍內(nèi)的一系列采樣點(diǎn)上，各類別回潮率與導(dǎo)電性能的一一對應(yīng)關(guān)系。要求每1%回潮率內(nèi)必須有1個(gè)以上的采樣點(diǎn)。

4調(diào)溫試驗(yàn)的方法及步驟

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

調(diào)溫試驗(yàn)分為主試驗(yàn)和副試驗(yàn)。主試驗(yàn)是選用代表性較強(qiáng)的3個(gè)類別的棉樣進(jìn)行的全溫度范圍和全回潮范圍的試驗(yàn)；副試驗(yàn)是對品級、品種和軋工方式的溫度試驗(yàn)。兩種試驗(yàn)同步進(jìn)行，所不同的是，主試驗(yàn)是對－30℃～50℃的全溫度范圍的試驗(yàn)，而副試驗(yàn)的溫度測量范圍確定為20℃～30℃。在每一個(gè)溫度點(diǎn)上都需要完成不少于10個(gè)回潮采樣點(diǎn)的試驗(yàn)，而每一個(gè)回潮點(diǎn)的棉樣的調(diào)濕均勻性平衡需要2天以上，所以完成一個(gè)溫度點(diǎn)的全部試驗(yàn)需一個(gè)月左右。按每5℃設(shè)一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，完成16個(gè)溫度點(diǎn)的全部試驗(yàn)需16個(gè)月。擬利用已建成的3個(gè)實(shí)驗(yàn)室的調(diào)節(jié)范圍，使不同溫度段的試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，以便把實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)周期縮短到5個(gè)月以內(nèi)。

4.10℃以上的調(diào)溫試驗(yàn)

0℃以上的調(diào)溫試驗(yàn)在調(diào)濕室和常溫常濕室（15℃～30℃）中進(jìn)行。

對參與主試驗(yàn)的3類棉樣在5℃～50℃的范圍內(nèi),每隔5℃的一個(gè)溫度點(diǎn)上進(jìn)行全范圍的、共11個(gè)溫度點(diǎn)的試驗(yàn)，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(yīng)的原始數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定不同回潮率的溫度補(bǔ)償系數(shù)。副試驗(yàn)要求：在20℃～30℃的范圍內(nèi),每隔5℃的一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)上對2種軋工、3個(gè)品級、7個(gè)品種的13種試樣進(jìn)行全范圍的試驗(yàn)，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(yīng)的原始數(shù)據(jù)。試驗(yàn)的方法如下：

（1）對棉樣進(jìn)行50℃的預(yù)烘（回潮率2.5%左右）、定重。

（2）在各溫度試驗(yàn)點(diǎn)上，通過調(diào)節(jié)濕度對試樣進(jìn)行48?h平衡。

（3）在調(diào)濕室或常溫常濕室內(nèi)用天平對平衡后的試樣定重。

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

（5）一個(gè)回潮點(diǎn)的溫度試驗(yàn)全部完成后，用箱內(nèi)稱重法測量該試樣的干重，并計(jì)算各溫度點(diǎn)時(shí)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(nèi)的一系列采樣點(diǎn)上，一定回潮率的棉花在各溫度測試點(diǎn)上的導(dǎo)電性能。

4.20℃及0℃以下的調(diào)溫試驗(yàn)

0℃及0℃以下的調(diào)溫試驗(yàn)在調(diào)溫室中進(jìn)行。本試驗(yàn)僅對參與主試驗(yàn)的3類棉樣進(jìn)行。

在－30℃～0℃的范圍內(nèi),每隔5℃的一個(gè)溫度點(diǎn)上進(jìn)行全范圍的、共7個(gè)溫度點(diǎn)的試驗(yàn)，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(yīng)的原始數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定不同回潮率的溫度補(bǔ)償系數(shù)。

試驗(yàn)的方法如下：

（1）對棉樣進(jìn)行50℃的半烘干（回潮率2.5%左右）、定重。

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

（3）在調(diào)溫室內(nèi)對經(jīng)過等溫處理的棉花用天平定重。

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

（5）一個(gè)回潮點(diǎn)的溫度試驗(yàn)全部完成后，用箱內(nèi)稱重法測量該試樣的干重，并計(jì)算各溫度點(diǎn)對應(yīng)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(nèi)，3%～13%的回潮率范圍內(nèi)的一系列溫度采樣點(diǎn)上，一定回潮率的棉花在各溫度測試點(diǎn)上的導(dǎo)電性能。

5新型電測器的主要技術(shù)指標(biāo)

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(zhǔn)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(zhǔn)確度：－30℃～－10℃：±2℃，－9℃～50℃：±1℃。

5.4溫度補(bǔ)償

（1）補(bǔ)償范圍：－30℃～50℃。

（2）補(bǔ)償系數(shù)：待試驗(yàn)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(zhì)量

50?g。

5.8軋工方式、品級、品種等因素的補(bǔ)償情況待試驗(yàn)確定。

5.9環(huán)境適應(yīng)性

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

6試驗(yàn)的組織、主要承擔(dān)單位、參加單位及時(shí)間安排

（1）組織單位：中國纖維檢驗(yàn)局。

（2）主要承擔(dān)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(yàn)局2人、陜西省纖維檢驗(yàn)局1人，中國棉花協(xié)會(huì)、中國紡織協(xié)會(huì)、安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)各1人。

（4）整個(gè)試驗(yàn)從2007年11月開始到2008年4月結(jié)束。參加單位的人員分期分批分別參加重要研究內(nèi)容的試驗(yàn)工作。具體時(shí)間安排：

纖檢系統(tǒng)和安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)：2007年11～12月，參加低溫段試驗(yàn)；

中國紡織協(xié)會(huì)：2008年1～2月，參加中溫段試驗(yàn)；

中國棉花協(xié)會(huì)：2008年3～4月，參加高溫段試驗(yàn)。

（作者單位：中國纖維檢驗(yàn)局等）