温湿度对棉花回潮率测量影响研究项目的试验方案

项目组

2007年初以来，中纤局会同农业部种植业管理司、中国棉花协会、中国棉纺织行业协会等部门，开展了《温湿度对棉花回潮率测量影响研究》课题的前期研究工作，目的是通过全面系统的科学试验和综合分析，准确确定棉纤维的导电性能与其水分含量及与温度之间的关系。在此基础上，进而研发出具有自主知识产权，适合中国国情以及较宽温、湿度适应范围（温度－30℃～50℃，湿度15%～95%）的棉花回潮率测定仪器，在国内全面推广应用，把我国棉花回潮率测定方法提高到一个新的水平。

该项目总的目标是：建立棉纤维在温度－30℃～50℃，湿度15%～95%环境条件下，棉花纤维的导电性能和棉花回潮率关系的数学模型，并依据此模型研制新型棉花回潮率测试仪器。

1试验的比对方法

本试验的比对方法标准是GB 6102—1985《原棉回潮率试验方法 电测器法》、GB 6102.1—2000《原棉回潮率试验方法 烘箱法》及GB/T 9995—1997 《纺织材料含水率和回潮率的测定 烘箱干燥法》。

2试验所用的设备、仪器和材料

2.1试验设备、仪器和工具

（1）XJ101型、Y412B型电测器各2台；

（2）箱内称重的八篮烘箱2台；

（3）电子秤1台（量程2 kg，分度值1 g）；

（4）电子天平1台（量程200 g，分度值0.001 g）；

（5）塑料盛样盘，110个；

（6）试验专用测试装置4台，该装置由微电脑控制自动采样，准确度：1 mV，环境温湿度适应范围为：温度：－40℃～50℃，相对湿度：15%～90%R.H.。

（7）UT50数字直流电压表，4台。

（8）数字温湿度表，2台。量程：温度－40℃～50℃，湿度10%～95%R.H.。

（9）数字温度表，1台。量程：温度－40℃～50℃，精度±1℃。

2.2试验材料

2.2.1用于不同品种温湿度试验的棉样

选用我国长江、黄河流域和新疆不同棉区主产棉花品种中使用较广泛的新陆早13号、新疆98-6、鲁棉18、中棉所41、冀杂6828、湘杂棉3号和长绒棉共7个品种。轧工方式为锯齿棉，数量为每个品种10份，每份50 g，品级选用标准级三级棉。

2.2.2用于进行轧工方式和品级试验的棉样

锯齿棉：2级、4级、6级各400 g，每50 g一个试样，共24个试样；

皮辊棉：2级、4级、6级各400 g，每50 g一个试样，共24个试样。

对各类试样的编号方法如下：

用记号笔对盛样盘编号,编号由两节组成：XX—XX。首节为试验类别号，用01～13表示；末节为每一类别内的试样号，用01～10表示。编号规则详见表1。

3调湿试验的方法和步骤

本项试验的目的是研究在20℃的标准温度条件下，棉纤维导电性能与水分含量之间的关系（见表2），为新型棉纤维回潮率测定仪器建立基准。

（1）将试验样品撕松，拣出杂质后，放入烘箱中用50℃的温度预烘棉样至回潮率为2.5%左右，把预烘的棉样放到盛样盘中，摊薄铺匀；

（2）把盛样盘均匀摆放到调湿室中，各盘不得叠置；

（3）把调湿室的温度设定到20℃标准温度，参照表2，将湿度调节到相应水平，对棉样进行48 h调湿平衡，在平衡过程中每2 h要翻动样品一次，注意不得丢失或增加纤维；

（4）48 h调湿平衡后在调湿室内用天平称量经过调湿的棉样；

（5）在调湿室内，用专用测试装置对试样进行20℃的电压测定（用于测试的装置应在调湿室平衡2 h以上），专用测试装置所测电压作为该类试样的基准电压；

（6）用箱内称重法在烘箱中对试样烘验，计算回潮率。

采用上述方法及步骤可获得在标准温度20℃的条件下，3%～13%的回潮率范围内的一系列采样点上，各类别回潮率与导电性能的一一对应关系。要求每1%回潮率内必须有1个以上的采样点。

4调温试验的方法及步骤

本项试验的目的，是研究在温度－30℃～50℃的范围内，不同回潮率的棉纤维的导电性能与温度之间关系，为新型棉纤维回潮率测定仪器的温度修正建立依据。

调温试验分为主试验和副试验。主试验是选用代表性较强的3个类别的棉样进行的全温度范围和全回潮范围的试验；副试验是对品级、品种和轧工方式的温度试验。两种试验同步进行，所不同的是，主试验是对－30℃～50℃的全温度范围的试验，而副试验的温度测量范围确定为20℃～30℃。在每一个温度点上都需要完成不少于10个回潮采样点的试验，而每一个回潮点的棉样的调湿均匀性平衡需要2天以上，所以完成一个温度点的全部试验需一个月左右。按每5℃设一个试验点，完成16个温度点的全部试验需16个月。拟利用已建成的3个实验室的调节范围，使不同温度段的试验同时进行，以便把实验室试验周期缩短到5个月以内。

4.10℃以上的调温试验

0℃以上的调温试验在调湿室和常温常湿室（15℃～30℃）中进行。

对参与主试验的3类棉样在5℃～50℃的范围内,每隔5℃的一个温度点上进行全范围的、共11个温度点的试验，取得不同回潮率在不同温度下的“温度-回潮率-电阻值”一一对应的原始数据。对这些数据进行综合分析，确定不同回潮率的温度补偿系数。副试验要求：在20℃～30℃的范围内,每隔5℃的一个试验点上对2种轧工、3个品级、7个品种的13种试样进行全范围的试验，取得不同轧工、不同品级的试样在不同回潮率和不同温度下的“轧工方式-品级-温度-回潮率-电阻值”一一对应的原始数据。试验的方法如下：

（1）对棉样进行50℃的预烘（回潮率2.5%左右）、定重。

（2）在各温度试验点上，通过调节湿度对试样进行48 h平衡。

（3）在调湿室或常温常湿室内用天平对平衡后的试样定重。

（4）在调湿室或常温常湿室内用专用测试装置测定试样在该温度点上的对应电阻值。

（5）一个回潮点的温度试验全部完成后，用箱内称重法测量该试样的干重，并计算各温度点时的回潮率。

采用上述方法及步骤可获得温度在0℃～50℃的条件下，3%～13%的回潮率范围内的一系列采样点上，一定回潮率的棉花在各温度测试点上的导电性能。

4.20℃及0℃以下的调温试验

0℃及0℃以下的调温试验在调温室中进行。本试验仅对参与主试验的3类棉样进行。

在－30℃～0℃的范围内,每隔5℃的一个温度点上进行全范围的、共7个温度点的试验，取得不同回潮率的棉花在不同温度下的“温度-回潮率-电阻值”一一对应的原始数据。对这些数据进行综合分析，确定不同回潮率的温度补偿系数。

试验的方法如下：

（1）对棉样进行50℃的半烘干（回潮率2.5%左右）、定重。

（2）对半烘干的试样进行加湿和均匀性平衡，并密封后放入调温室中进行4 h等温处理。

（3）在调温室内对经过等温处理的棉花用天平定重。

（4）在调温室内用专用测试装置测定试样在该温度点上的对应信号电压值（可换算为电流值及电阻值）。

（5）一个回潮点的温度试验全部完成后，用箱内称重法测量该试样的干重，并计算各温度点对应的回潮率。

采用上述方法及步骤可确定温度在－30℃～0℃的范围内，3%～13%的回潮率范围内的一系列温度采样点上，一定回潮率的棉花在各温度测试点上的导电性能。

5新型电测器的主要技术指标

5.1测量电压

单一直流90V。

5.2回潮率测量

(1) 范围3.0%～13%。

(2)准确度

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

(3)软件分辨率

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

5.3测温范围

－30℃～50℃，准确度：－30℃～－10℃：±2℃，－9℃～50℃：±1℃。

5.4温度补偿

（1）补偿范围：－30℃～50℃。

（2）补偿系数：待试验确定。

5.5测水传感器极板面积

235×100 mm2，材料：不锈钢。

5.6极板压力

极板压力为735N。

5.7试样质量

50 g。

5.8轧工方式、品级、品种等因素的补偿情况待试验确定。

5.9环境适应性

温度：－40℃～50℃，相对湿度：回潮率≤5%时，应 ≤30%R.H.；5%≤回潮率≤7%时，应≤65%R.H.；7%≤回潮率≤13%时，应≤95%R.H.。

6试验的组织、主要承担单位、参加单位及时间安排

（1）组织单位：中国纤维检验局。

（2）主要承担单位：陕西华斯特仪器有限公司。

（3）参加单位及人员：中国纤维检验局2人、陕西省纤维检验局1人，中国棉花协会、中国纺织协会、安徽财经大学各1人。

（4）整个试验从2007年11月开始到2008年4月结束。参加单位的人员分期分批分别参加重要研究内容的试验工作。具体时间安排：

纤检系统和安徽财经大学：2007年11～12月，参加低温段试验；

中国纺织协会：2008年1～2月，参加中温段试验；

中国棉花协会：2008年3～4月，参加高温段试验。

（作者单位：中国纤维检验局等）