(一)棉纖維含水的原因
1.內(nèi)部因素
纖維中是否含有親水性基團對纖維性能具有決策性影響,親水性基團越多,極性越強,纖維結(jié)構(gòu)越松散(對親水性基團的屏蔽越小),則吸濕性越好;結(jié)晶度越低,吸濕性越大,晶粒小且分布均勻的吸濕更好些;表面能和比表面積越大,吸濕性越好;伴生物的性質(zhì)和數(shù)量對吸濕性有相當?shù)挠绊?親水性伴生物含量越高,吸濕性越好。
對于棉纖維來講,初生層的無定形區(qū)比次生層多,所以不成熟的纖維無定形區(qū)所占的比例比成熟纖維大;不成熟纖維微小的細孔和縫隙多,總比表面積大,因此不成熟的低級棉含水較高。不成熟纖維的蠟質(zhì)、果膠等伴生物所含的比例也影響汲取水分子的能力。
2.外部因素
和棉纖維含水有關(guān)的外部因素包含大氣壓力、溫度和相對濕度。由于地球表面上大氣壓力的變化不大,這里主要是空氣溫度和相對濕度對棉纖維吸濕能力的影響。
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]]>1.含水率和回潮率
含水率是指在規(guī)定條件下測得的棉纖維水分的重量對棉纖維濕重的比值,以試驗試樣的濕重和干重的差值對濕重的百分率表示。回潮率是指在規(guī)定條件下測得的棉纖維水分的重量對棉纖維干重的百分率,以試驗試樣的濕重和干重的差值對干重的百分率表示。
2.標準狀態(tài)下的回潮率和公定回潮率
棉纖維的實際回潮率隨環(huán)境溫濕度的變化而變化。據(jù)有關(guān)資料介紹:空氣溫度為20℃時,若空氣相對濕度是65%,棉纖維的回潮率為7%～8%;若空氣相對濕度是95%,棉纖維的回潮率為12%～14%;若空氣相對濕度是100%,棉纖維的回潮率為23%～27%。為了比較棉纖維和其他面料纖維的吸濕能力,將它們放在同一標準大氣條件下,肯定時間后,它們的回潮率達到一個穩(wěn)定的值,這時的回潮率叫標準狀態(tài)下的回潮率。國際上,對標準狀態(tài)的規(guī)定是一致的,而同意的誤差,各國略有出入。我國棉纖維試驗所規(guī)定的標準溫濕度及同意誤差為:溫度20℃±2℃,相對濕度65%±3%。
在貿(mào)易和成本計算中,棉纖維并不處于標準狀態(tài)。即使在標準狀態(tài)下,它的實際回潮率也和纖維本身的質(zhì)量和含雜等因素有關(guān)。為了計重和核算價格的需要,必須對棉纖維的回潮率規(guī)定相應(yīng)的標準,稱為公定回潮率。公定回潮率的值純屬是為了工作方便并根據(jù)纖維材料吸濕能力的大小選定的,各國往往根據(jù)自己的實際情況確定棉纖維的公定回潮率。目前國際標準規(guī)定的棉纖維公定回潮率為8.5%,我國規(guī)定的棉纖維公定回潮率也為8.5%。
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]]>棉花公定回潮率為8.5%,棉花回潮率高限度為10.5%。
(1)回潮率批樣取樣后即驗或批樣密封后待驗,待驗須在24h內(nèi)進行。
(2)回潮率檢驗使用電測法或烘箱法,以烘箱法為準。
(3)回潮率檢驗方法,按GB/T6102.1、GB/T6102.2執(zhí)行。
(四)棉纖維含水過多或過少的危害
棉纖維具有吸濕能力,在正常情況下都含有肯定的水分,然而含水過多或過少都會帶來不同程度的危害。棉纖維含水過多,簡單發(fā)霉變色,減弱完澤,降低品級;嚴峻時發(fā)生霉爛,強度降低,軋花整理時毛頭率高,易產(chǎn)生棉結(jié)、索絲,并會有塵埃粘附等現(xiàn)象,致使皮棉中不易清除的雜質(zhì)、疵點增多。紡紗過程中,會增加紡紗難度,不易清棉、松解并增加成紗棉結(jié)。還會增加不必要的重量,浪費運輸能力并增加花費。棉纖維含水量過低,纖維強度低,簡單切斷成短纖維,增加車間飛花,降低成紗強度。一般棉纖維的含水率以操縱在7%～9%為宜。
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]]>隨著現(xiàn)代物理測試技術(shù)的應(yīng)用,棉纖維水分檢驗方法有多種,總的可分為直接法和間接法兩大類。
(1)直接法:直接檢驗法是將含有水分的棉纖維稱重后,經(jīng)干燥,除去水分,再稱取棉纖維的干重,以便計算棉纖維的實際回潮率或?qū)嶋H含水率。根據(jù)除去水分的不同方法,又可分為烘箱法、紅外線輻射法、高頻加熱干燥法、吸濕劑干燥法等。
(2)間接法:棉纖維水分的間接檢驗法,就是利用棉纖維某些物理性質(zhì)和棉纖維含水率的關(guān)系,間接檢驗棉纖維中水分的含量。這類方法速度快,不除去棉纖維中的水分,不損壞試樣。
目前使用的儀器主要有:電阻式測濕儀、電容式測濕儀以及微波和紅外測濕儀等。
根據(jù)現(xiàn)行棉花國家標準(GB1103—1999、GB1103.3—2005、GB19635—2005)規(guī)定,檢驗水分使用水分電測器,以標準烘箱作為校正水分電測器的依據(jù)。
1.烘箱法
(1)實驗原理:利用烘箱烘干棉纖維,主要根據(jù)棉纖維具有放濕性能和空氣能容納水蒸氣的能力。由棉纖維的吸濕性可知,棉纖維在不同的溫濕度條件下,具有不同的平衡回潮率,溫度越高,相對濕度越低,棉纖維的平衡回潮率越小。在不同溫度條件下,空氣容納水蒸氣的差別很大。例如:溫度在20℃時,空氣中所容納飽和水蒸氣的密度為17.3g/m3;當溫度為100℃時,空氣中所容納飽和水蒸氣的密度為597g/m3。由此可見,溫度只增加5倍,而空氣中所容納的飽和水蒸氣密度卻增加了34.5倍。如果空氣中所含水蒸氣的數(shù)量恒定不變,當溫度升高時,就能使潮濕的空氣變?yōu)楦稍锏目諝?。所?電熱絲加熱烘箱內(nèi)的空氣時,箱內(nèi)的相對濕度也降低,棉纖維試驗試樣和空氣間形成了溫度梯度、濕度梯度和壓強梯度,棉纖維中水分子移向空間的壓力差增大。同時,由于電熱絲加熱后產(chǎn)生的紅外線進入棉纖維內(nèi)部,使棉纖維中水分子的動能增大,加快休閑速度,水分子可以掙脫棉纖維內(nèi)部的吸引而進入空氣中,并由排風扇排出箱外。
在烘干過程中,箱內(nèi)自動調(diào)節(jié)保持恒溫,使箱內(nèi)的熱空氣處于肯定的干燥狀態(tài),所以能起到烘干棉纖維的作用。
(2)儀器和工具:
①烘箱:烘箱的類型很多,通常要求使用附裝有天平,能進行箱內(nèi)稱重的自動控溫通風烘箱。
②天平:稱重200g,小分度值10mg。
③盛樣容器:要求密封性好,不吸濕。
(3)試驗試樣打算:
①取樣:取樣份數(shù)和方法按現(xiàn)行棉花國家標準的規(guī)定或有關(guān)各方商定的方法進行。每份樣品約100g。
②稱樣:剝?nèi)悠繁砻婷迣?取出中間部分,用天平稱50g試驗試樣,每稱一個試驗試樣應(yīng)不超過1min。自取樣至稱樣,存放時間不應(yīng)超過24h,以幸免試樣在空氣中吸濕或放濕,造成結(jié)果不準。
(4)試驗步驟:
①撕樣:稱好的試驗試樣在烘驗前應(yīng)撕松。撕樣時下面放一完面紙,撕落的雜物和短纖維應(yīng)全部放回試驗試樣中,撕樣時發(fā)覺的棉子、油棉、子棉和非常雜物,應(yīng)揀出并以相同質(zhì)量的棉樣替換。經(jīng)撕松的試驗試樣放入烘籃內(nèi)并充滿其容積的1/2～1/3。
②烘驗:開啟烘箱電源,當箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在105℃時,將裝有試驗試樣的烘籃掛入箱內(nèi),待箱內(nèi)溫度回升至規(guī)定溫度時,記錄時間。烘至90min,關(guān)閉電源;停1min后進行次箱內(nèi)稱重,做好記錄。稱畢,復開電源;待箱內(nèi)溫度回升至規(guī)定溫度后續(xù)烘15min,進行第二次箱內(nèi)稱重。直至前后兩次質(zhì)量差異不超過后一次重量的0.05%時,可將后一次重量視為恒重。每次稱完8個試驗試樣不應(yīng)超過5min。
(5)試驗結(jié)果:
①試驗試樣回潮率:
③數(shù)字修約:試驗試樣回潮率和平均回潮率均修約至兩位小數(shù)。數(shù)字修約按國家標準GB8170—1987“數(shù)字修約規(guī)則”的規(guī)定執(zhí)行。
(6)注意事項:為保證烘驗結(jié)果的精確性,工作中應(yīng)注意以下幾點:
①烘驗宜在標準溫濕度條件下進行,如無條件,也要預防室內(nèi)溫濕度有較大變化。
②使用烘箱及天平應(yīng)慎重注意,動作輕松,以免震動損壞。
③烘驗時不要丟失試驗試樣中的纖維和雜質(zhì)。
④應(yīng)常常觀看烘箱的工作性狀,發(fā)覺溫度異樣,應(yīng)及時查明原因,加以修理。
⑤操作中應(yīng)注意安全。每天烘驗完畢,必須關(guān)閉電源,做好天平和烘箱的內(nèi)外清潔工作,應(yīng)預防棉纖維落在電熱絲上,以免引起事故。
2.電測器法
(1)電測原理:棉纖維的電學性質(zhì)隨吸濕量的改變而改變,據(jù)此原理研制的電阻式測濕儀和電容式測濕儀,可用來間接測定棉纖維的回潮率或含水率。
干燥的棉纖維是電的不良導體,但棉纖維汲取水分后,在常態(tài)下也具有導電性能。導電性能的大小,取決于回潮率或含水率的高低。據(jù)此,便可通過肯定的電路形式,用測量棉花阻值的方法來確定其回潮率或含水率。
電阻式測濕儀是水分間接測定法中應(yīng)用廣的儀器,根據(jù)測定的對象和應(yīng)用的場合,有多種設(shè)計形式,如極板式、插針式等。這種儀器結(jié)構(gòu)精巧,使用簡便,便于攜帶。但在測試時必須接觸試樣,并且它所測得的含水率或回潮率是試樣中電阻值低處的情況。電容式測濕儀是將肯定量的棉纖維放在肯定容量的電容器中,利用水的介電常數(shù)大于棉纖維的原理,測得電容量的大小,以間接推測棉纖維的含水率或回潮率。其測試結(jié)果的影響因素和電阻式測濕儀基本相同,只是它可以不接觸試樣,便于連續(xù)測定。但該儀器在構(gòu)造上比電阻式測濕儀復雜,穩(wěn)定性也較差,目前使用較少。
(2)儀器和工具:
①電測器:現(xiàn)行棉纖維試驗方法國家標準GB6102.2—1985中規(guī)定采納符合下列技術(shù)條件的電阻式測濕儀:測量電壓360V±5V;極板壓力75kg±5kg;極板面積235mm×100mm;表頭刻度要求分度為0.1%。用棉花電阻校驗箱校驗時,表頭指針偏差不大于±0.05%。
符合上述技術(shù)條件要求的電測器的型號很多,目前使用較普遍的是Y412A/B型和XJ101型水分電測器。
②棉花電阻校驗箱:1MΩ以上電阻校驗箱,阻值誤差不大于±1%;1MΩ以下電阻校驗箱,阻值誤差不大于±0.5%。
③壓力校驗器:校驗標準為75kg±5kg。臺秤分度值不大于5g。
④盛樣容器:要求密封性好,不吸濕。
(3)試驗試樣打算:
①取樣:取樣份數(shù)和方法按GB1103—1999的規(guī)定執(zhí)行,每份樣品重約100g。
②樣品處理:將取得的樣品連同盛樣容器置于試驗環(huán)境下進行溫度平衡,以使其和環(huán)境的溫度差異在±2℃以內(nèi)。自取得樣品時起,回潮率的測定應(yīng)在24h內(nèi)一次試驗完畢。
(4)試驗步驟:
①電測器校驗:裝好電池,打開電源,檢查表頭指針是否和表頭刻度的起點重合,否則調(diào)節(jié)表頭調(diào)零螺絲,使之重合。開啟電源開關(guān),將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至滿度調(diào)整檔,調(diào)節(jié)滿度調(diào)整旋鈕,使指針和表頭刻度的滿度重合(對分設(shè)溫差滿調(diào)旋鈕的電測器,只需將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至溫差測量擋,調(diào)節(jié)溫差滿調(diào)旋鈕,使指針調(diào)至滿刻度)在測量過程中,要常常檢查各擋至滿刻度有無變化。
②裝樣:打開盛樣容器,取出1份樣品,用臺秤稱取50g±5g試驗試樣,放在電測器玻璃蓋上迅速撕松,均勻地推入兩極板間,蓋好玻璃蓋,搖動手柄加壓,使壓力器指針指到圓點。
③回潮率的測量:將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至回潮測量擋,待指針偏轉(zhuǎn)穩(wěn)定后,按鋸齒棉或皮輥棉刻度線記下回潮率讀數(shù),讀數(shù)記錄至接近的0.1%。
④溫度修正:將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至溫度修正檔,按鋸齒棉或皮輥棉記錄修正至接近的0.1%。
⑤關(guān)閉電測器電源,退松壓力器,取出試驗試樣。將測得的鋸齒棉或皮輥棉回潮率讀數(shù)加上相應(yīng)的溫度修正值,即為該試驗試樣的回潮率。
(5)試驗結(jié)果計算:計算平均回潮率,修約至2位小數(shù)。
在實際工作中,若將箱外熱稱法標定的電測含水率換算成箱內(nèi)熱稱法標定的電測回潮率,
(6)注意事項:為保證電測結(jié)果的精確性,工作中應(yīng)注意以下幾點:
①試驗應(yīng)在各型號電測器規(guī)定的環(huán)境溫濕度條件下進行。試樣溫度應(yīng)和測試時的環(huán)境溫度和儀器溫度相一致(不超過±2℃)。因此,檢驗人員在檢驗棉花水分遇到高溫或低溫環(huán)境時,好采納實驗室檢驗,馬上棉樣密封后和電測器放在同一環(huán)境下平衡1h以上。
②測試要靈敏、迅速。從盛樣容器內(nèi)取出1份樣品,稱重至該試驗試樣測試完畢,時間不得超過1min。各型號電測器都有肯定的適用范圍,測試時應(yīng)幸免使用表頭兩端刻度,應(yīng)選用表頭中段為宜。
③測試完畢,必須及時關(guān)閉電源,做好清潔工作。如短期內(nèi)不用,應(yīng)取出電池。
④儀器內(nèi)部可調(diào)零件不能任意調(diào)節(jié),如有變動,應(yīng)用專用儀器校對。
⑤兩極板間不得放置堅硬物體,以免測溫元件受損。兩極板不得相互接觸,否則將燒毀儀器內(nèi)部電路。
⑥儀器應(yīng)放置在通風干燥處,幸免暴曬和劇烈震動。
⑦每年檢驗旺季前,應(yīng)做好電測器的校準和檢修工作。用棉花電阻校驗箱校驗儀器表頭刻度;用壓力校驗器校驗壓力器的壓力;各臺電測器之間也應(yīng)相互校準對比。必要時和烘箱法進行對比,兩者試驗結(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結(jié)果為準。
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