回潮率和含水率對棉花質(zhì)量的影響及測試方法研究

文/卞曉靜

回潮率和含水率區(qū)別和分析

回潮率檢驗(yàn)是現(xiàn)場檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，但很多初級檢驗(yàn)人員將回潮率和含水率混淆，從而對檢測過程造成一定困擾，以下將從回潮率和含水率對棉花質(zhì)量的影響及其測試方法展開研究。

一般儲存時的標(biāo)準(zhǔn)皮棉不能散放，必須經(jīng)打包機(jī)打成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的棉包。國家標(biāo)準(zhǔn)皮棉包裝有三種包型：85公斤/包（±5公斤）、200公斤/包（±10公斤）、227公斤/包（±10公斤），目前我國棉包絕大部分為85公斤，而國外則以227公斤的棉包（480磅）居多。

回潮率表示紡織材料吸濕程度的指標(biāo)。在紡織品的貿(mào)易中為了計(jì)重和核價的需要，必須對各種紡織材料的回潮率作出統(tǒng)一規(guī)定?；爻甭实拇笮徔棽牧系奈锢頇C(jī)械性質(zhì)，如強(qiáng)力、伸長率、電阻、比重以及紡織工藝都有影響，因此要準(zhǔn)確測量。

回潮率稱干基含水率，是指被測的潮濕棉花中所含有的水分重量占干棉花（濕重-水分重）重量的百分率。計(jì)算公式為：

含水率也稱濕基含水率，是指被測的濕棉花中所含有的水分重量占濕棉花重量的百分率。計(jì)算公式為

對棉花規(guī)定的含水率數(shù)值，目前規(guī)定為10%。交接貿(mào)易時，實(shí)測含水率不足或超過標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行重量補(bǔ)扣。超過最大限度（含水率達(dá)到12%以上）應(yīng)做攤曬等處理。

盡管回潮率和含水率數(shù)值相差不大，且相互間能轉(zhuǎn)化，可以用含水率估算回潮率，但在棉花公檢和后期軋花等工序時不可亂用，否則會直接影響皮棉產(chǎn)量、纖維長度整齊度指數(shù)、短絨率等重要指標(biāo)。在國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)中，用回潮率來表示纖維所含水分的多少。而我國目前大多數(shù)企業(yè)仍習(xí)慣使用含水率。棉花加工技術(shù)指標(biāo)來源于生產(chǎn)實(shí)際而又指導(dǎo)生產(chǎn)技術(shù)，必須準(zhǔn)確掌握和應(yīng)用，企業(yè)應(yīng)該緊跟標(biāo)準(zhǔn)步伐吸收國外先進(jìn)技術(shù)。

紡織材料的回潮率不同，其重量也不同。為了消除因回潮率不同而引起的重量不同，滿足紡織材料貿(mào)易和檢驗(yàn)的需要，國家對各種紡織材料的回潮率規(guī)定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，稱為公定回潮率。它在數(shù)值上接近標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下測得的平衡回潮率。應(yīng)注意的是，各國對紡織材料公定回潮率的規(guī)定往往根據(jù)自己的實(shí)際情況而定，所以并不完全一致。

公定重量如何計(jì)算，以下簡單列舉計(jì)算方法。一批棉花毛重為20噸，包裝物重量為100公斤（0.1噸），經(jīng)檢驗(yàn)，實(shí)際含雜率為3%，實(shí)際回潮率為10%，公定回潮率為8.5%，則這批棉花公定重量為19.53噸，而不是20噸。

計(jì)算公式如下：

如果按照含水率代替實(shí)際回潮率計(jì)算，當(dāng)實(shí)際回潮率為10%時，含水率約為9.1%，則：

由此可見，含水率和回潮率不能一概而論，兩者差異甚大。

回潮率測試標(biāo)準(zhǔn)和方法

關(guān)于回潮率，我國近幾年修訂的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB 9994—2008《紡織材料公定回潮率》、GB 6500—2008《毛絨纖維回潮率試驗(yàn)方法-烘箱法》、GB 6503—2008《化學(xué)纖維回潮率試驗(yàn)方法》、GB/T 6102.1—2006《原棉回潮率試驗(yàn)方法 烘箱法》、GB/T 6102.2—2012《原棉回潮率試驗(yàn)方法 電測器法》、GB/T 6503—2008《化學(xué)纖維 回潮率試驗(yàn)方法》等。

隨著現(xiàn)代物理測試技術(shù)的應(yīng)用，棉纖維水分檢驗(yàn)方法有多種，總的可分為直接法和間接法兩大類。直接測定法：先稱取試樣重量，然后去除其中水分，再稱取試樣干燥重量，計(jì)算實(shí)際回潮率。根據(jù)去除水分方法的不同，直接測定法有：烘箱法、紅外線輻射法、高頻電場加熱法、真空干燥法和吸濕劑干燥法等。在工業(yè)生產(chǎn)中常采用的是烘箱法和紅外線輻射法。烘箱法的優(yōu)點(diǎn)是測定結(jié)果比較準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是速度慢、效率低。紅外線輻射法的優(yōu)點(diǎn)是速度快、效率高、節(jié)省能源，缺點(diǎn)是溫度不易掌握、測定的結(jié)果有波動。間接測定法：利用纖維的某些性質(zhì)和回潮率之間的關(guān)系間接推算纖維的回潮率。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是速度快、效率高，但纖維有關(guān)性質(zhì)和回潮率之間關(guān)系值的確定仍需要利用直接法。間接法可以分為電阻法、電容法、紅外線吸收法和微波法等。微波法具有快速、連續(xù)、非接觸、無破壞性等特點(diǎn)，可用于連續(xù)測定和自動控制，是近來尚在發(fā)展的新技術(shù)。我國多用電阻法測定原棉水分。以下就以電阻法為例進(jìn)行研究簡要分析。

1.電阻法測定原理。電阻式測量法是利用不同回潮率的棉纖維具有不同電阻值的特點(diǎn)進(jìn)行棉花回潮率測量。在測量過程中，主要根據(jù)棉纖維的電阻值與回潮率呈負(fù)相關(guān)變化的規(guī)律，在一定密度、電壓、溫濕度等情況下，將棉纖維作為一個電阻接在電路里，同時進(jìn)行溫度補(bǔ)償，通過測試電路中電流的大小間接得到棉花回潮率。但影響棉纖維導(dǎo)電性能的主要因素除回潮率外，還有溫度、密度和外加電壓等[1]，采用該方法時須有溫濕度傳感器、溫度補(bǔ)償電路、密度補(bǔ)償裝置及穩(wěn)定電壓等，確保一定的溫度、密度及電壓等。

圖1 電阻法測定回潮率工作原理圖

2.電阻法檢測方式及應(yīng)用情況。GB/T 6102.2—2009《原棉回潮率試驗(yàn)方法電測器法》已經(jīng)修訂為GB/T 6102.2—2012《原棉回潮率試驗(yàn)方法 電阻法》，標(biāo)準(zhǔn)中明確寫到檢測方式包括電測器檢測、在線裝置檢測、插入裝置檢測。目前市場中使用的原棉水分電測器、棉包在線回潮率檢測裝置、插入式回潮率檢測裝置都適用于測試原棉回潮率。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對檢驗(yàn)結(jié)果有異議時，以GB/T 6102.1《原棉回潮率試驗(yàn)方法烘箱法》為準(zhǔn)。

早年普遍使用的是電測器檢測，國家對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了一代代更新。自2007年以來，我國纖檢機(jī)構(gòu)及農(nóng)業(yè)部種植管理部門等開展了“溫濕度對棉花回潮率測量影響及新型電測器”的研究，確定了棉纖維導(dǎo)電性能與溫度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，研制出單一90V直流電壓的新型棉花回潮測量儀，克服了溫度及電壓對測量結(jié)果的影響。

為克服密度的影響，一些研究人員研制了具有密度補(bǔ)償裝置的回潮率測量儀器，可保證適宜的密度測量環(huán)境，每年檢驗(yàn)旺季前應(yīng)做好電測器的校準(zhǔn)和檢修工作。用棉花電阻校驗(yàn)箱校驗(yàn)儀器表頭刻度，用壓力校驗(yàn)器校驗(yàn)壓力器的壓力，各臺電測器之間也應(yīng)相互校準(zhǔn)對照。必要時與烘箱法進(jìn)行對照，兩者試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生較大差異時，應(yīng)分析原因，以正常條件下的烘箱法試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。

在線裝置檢測生產(chǎn)廠家目前只有屈指可數(shù)的企業(yè)通過國家資格審查，例如蘇州市光華電測技術(shù)研究所和中華全國供銷社合作總社鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所。該方法注重實(shí)時檢測回潮率，其作用是，在原棉打包過程中即時檢測棉花的回潮率，逐包出具回潮率檢驗(yàn)結(jié)果。棉包回潮測定在線裝置檢定記錄表可參照表1。

表1 棉包回潮測在線定裝置檢定記錄表

插入裝置逐包檢測，并出具檢驗(yàn)結(jié)果，如果按批檢測則按GB 1103.1、GB 1103.2和GB 19635規(guī)定取樣數(shù)量，逐包檢測，記錄檢驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算批樣回潮率算術(shù)平均值作為檢測結(jié)果。第三方檢測機(jī)構(gòu)和質(zhì)檢部門在對棉花公檢、收儲、出庫等時采用較多。

總結(jié)

棉花回潮率不僅是影響棉花安全儲運(yùn)、加工工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性、加工質(zhì)量的重要因素，還是棉花貿(mào)易結(jié)算的重要依據(jù)。本研究用簡單的計(jì)算公式分析研究了回潮率和含水率的區(qū)別，舉例計(jì)算了棉花公定重量，以助于進(jìn)一步了解公定回潮率。

此外，就目前使用最廣泛的棉花回潮率測量方法進(jìn)行討論，重點(diǎn)分析電阻法測定回潮率的原理、檢測方法和目前應(yīng)用情況，三種方法還存在一些不足。例如，電測器檢測棉花回潮率很低時，電阻值很大，流過待測棉花的電流值就很小，此時小電流不易測量，難以保證測量精度。希望國家相關(guān)單位和研究所等能持續(xù)更新系統(tǒng)和檢測方法，緊跟國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，提高棉花回潮率的準(zhǔn)確度。