试论吸湿速干面料芯吸高度测量的不确定度

现阶段，吸湿速干面料作为一种新型纺织面料受到人们广泛认可与欢迎，而芯吸高度属于对其吸湿性进行评价的主要指标之一，在以往的研究中，根据GB/T 27411—2012标准对颜色、pH值、拉伸力、甲醛含量等方面进行测量，但是对芯吸高度中产生的不确定度进行的分析较为少见，本文将从此方面着手，通过试验的方式对新型面料的不确定度进行分析。

1 试验依据与方法

在对样品的毛细效应进行测量时，采用芯吸高度来完成，具体做法为：将纺织材料以垂直的状态悬挂起来，将其一端浸入到液体当中，在毛细管的作用下，能够在一定时间内使液体沿着纺织品逐渐上升。本试验根据JJF1059.1中的规定，对纺织品中的芯吸高度进行试验研究。随机选取经纬各3块样品，在试验开始之前使样品处于自然状态，经过大约16h使其调湿平衡。调湿的方法按照GB 6529—2008中的内容，每间隔30min对芯吸高度进行记录，并计算样品在浸入液体之前与之后芯吸高度的平均值[1]。

2 试验模型的构建

将样品经纬芯吸高度用数学公式的方式可表示为：

式中，Lj代表的是被测量样品经向芯吸的高度值，mm；Lw代表的是被测量样品纬向芯吸的高度值，mm；Lij代表的是每份被测量样品纬向芯吸的高度值，mm；Lwj代表的是每份被测量样品经向芯吸高度值，mm；ΔL代表的是仪器相应量偏差，mm。

3 吸湿速干面料不确定度的影响因素分析

在与芯吸高度的测量方式相结合后，根据面料自身的性质与功能，可以将影响面料芯吸高度的主要因素归结为以下几种，并分别对其不确定度进行分析和研究。

（1）样品均匀程度

现阶段，在市面上许多吸湿速干面料的外表都是经过加工和处理的，一般采用亲水性硅油、活性剂等，使面料的吸湿扩散能力得到显著提升。由于面料的不同位置沾染上的助剂量不尽相同，因此在使用效果上也自然存在差异，导致样品不均匀，在一定程度上对芯吸高度产生影响。

（2）试验方法、设备、环境

在试验过程中，操作者是否使用了科学的操作方式将在一定程度上影响结果的准确性。例如，在实际测量过程中，样品与标尺之间的距离与位置状态、液面是否位于标尺零位、试验装置是否处于水平状态、样品下端是否处于标尺的（15±2）mm的位置、样品在试验中是否处于自然状态或者未完全做到垂直等均会对试验结果的准确性产生不同程度的影响[2]。

试验设备的精准度也将对试验结果产生较大影响，对于不同的设备仪器来说，在灵敏度、数值修约等方面很可能存在误差。在芯吸高度测试后，测试结果保留小数点后一位，且单位为mm，当标尺中最小刻度为1mm时，数值的修约将有所区别从而对试验准确性产生影响。

在不同温湿度条件下，纺织材料的吸湿度也不尽相同，进而对芯吸结果产生一定影响。在试验正式开始之前，需要依据GB 6529—2008中的规定，使样品在大气环境下能够处于调湿平衡状态，通常温度为（20±2）℃，湿度一般为（65±3）%，由此可见试验环境在一定程度上也将会影响到试验结果。

（3）滴水扩散时间

在标准大气环境下，时间因素也将对芯吸高度产生影响，将0.2mL的水滴在试样上，观察水滴的扩散情况，记录水滴在试样表面完全扩散的时间，若扩散时间较长，或一定时间内没有完全扩散，可终止试验，记录扩散时间超过设定时间。

（4）样品裁剪完整度

在测试中要求裁样位置与边缘区域相距1/10宽度，且每条样品的长度超过250mm，宽度超过30mm，样品的边缘处要保留完整的纱线。这将要求裁剪员在剪裁时应尽可能地减少误差，使裁剪完整度对不确定度的影响降到最低。

4 吸湿速干面料不确定度的分析

4.1 随机效应

该项不确定度主要是指操作人员在操作过程中存在的随机性，以及不同样品在位置分布上的随机性。在本次试验在同一块样品上选取40块样品，其中经向20块、纬向20块，分别进行20次试验，试验结果显示，洗涤前的数据为经向162.7mm、纬向157.3mm，洗涤后的数据为经向164.8mm、纬向159.8mm，试验结果如表1所示。

经纬向两组数据为一组求平均值，这时随机效应产生的不确定度可以通过平均值标准差的方式进行表示，利用赛尔公式可以将其表示为：

式中，Lj代表的是被测量样品经向芯吸的高度值，mm；Lw代表的是被测量样品纬向芯吸的高度值，mm。

4.2 结果修约

从GB/T 21655.1—2008的要求中能够看出，修约的时间间隔为1mm，半宽区间为0.5mm。根据均匀分布法则，修约数值所导致的不确定度的计算公式为：

4.3 系统效应

在本次试验研究中所采用的标尺精度为2.5级，根据均匀分布原则，标尺应用后产生的不确定度的计算公式为：

4.4 合成标准

如若测量结果并非单一某个指标，而是由多个量的值共同组成时，应以其他各量的方差与协方差为指标，对不确定度进行计算，该数值也被看作是由合成标准引发的不确定度。标准偏差与不确定度的合成公式为：

由于各个分量之间处于相互独立的状态，不存在无相关性，因此在测量后的合成不确定度计算公式为：

4.5 扩展不确定度

主要的计算方式是在合成不确定度的基础上，对测量不确定度进行描述。在无其他另加条件的情况下，包含因子用k来表示，经测量数值为2，其扩展度的计算方式为Uj＝2×3.85＝7.70，四舍五入为8mm；Uw＝2×2.64＝5.28，在约等后取小数点后一位也就是6mm[3-4]。

综上所述，通过本文的上述试验研究能够得出以下两点结论，一是在GB/T 21655.1—2008规定下，能够对芯吸高度产生不确定度的干扰因素进行明确，分别为样品均匀性、裁剪度、试验环境、方法与设备的精准度等方面；二是通过对样品的分析，能够对新型面料中芯吸高度进行计算，参照JJF1059得出经向的数值为166.40mm，纬向的数值为155.10mm，其最终计算的扩展度为6.00mm，其中所包含的因子k数值为2。

表1 吸湿速干面料不确定度测量结果 mm