(五)棉纖維水分的檢驗(yàn)方法
隨著現(xiàn)代物理測(cè)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。
(1)直接法:直接檢驗(yàn)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(jì)算棉纖維的實(shí)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(yàn)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(yàn)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(cè)濕儀、電容式測(cè)濕儀以及微波和紅外測(cè)濕儀等。
根據(jù)現(xiàn)行棉花國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1103—1999、GB1103.3—2005、GB19635—2005)規(guī)定,檢驗(yàn)水分使用水分電測(cè)器,以標(biāo)準(zhǔn)烘箱作為校正水分電測(cè)器的依據(jù)。
1.烘箱法
(1)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí),空氣中所容納飽和水蒸氣的密度為17.3g/m3;當(dāng)溫度為100℃時(shí),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(dāng)溫度升高時(shí),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(shí),箱內(nèi)的相對(duì)濕度也降低,棉纖維試驗(yàn)試樣和空氣間形成了溫度梯度、濕度梯度和壓強(qiáng)梯度,棉纖維中水分子移向空間的壓力差增大。同時(shí),由于電熱絲加熱后產(chǎn)生的紅外線進(jìn)入棉纖維內(nèi)部,使棉纖維中水分子的動(dòng)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(jìn)入空氣中,并由排風(fēng)扇排出箱外。
在烘干過程中,箱內(nèi)自動(dòng)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(jìn)行箱內(nèi)稱重的自動(dòng)控溫通風(fēng)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(yàn)試樣打算:
①取樣:取樣份數(shù)和方法按現(xiàn)行棉花國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或有關(guān)各方商定的方法進(jìn)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(yàn)試樣,每稱一個(gè)試驗(yàn)試樣應(yīng)不超過1min。自取樣至稱樣,存放時(shí)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(zhǔn)。
(4)試驗(yàn)步驟:
①撕樣:稱好的試驗(yàn)試樣在烘驗(yàn)前應(yīng)撕松。撕樣時(shí)下面放一完面紙,撕落的雜物和短纖維應(yīng)全部放回試驗(yàn)試樣中,撕樣時(shí)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(yàn)試樣放入烘籃內(nèi)并充滿其容積的1/2～1/3。
②烘驗(yàn):開啟烘箱電源,當(dāng)箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在105℃時(shí),將裝有試驗(yàn)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(shí),記錄時(shí)間。烘至90min,關(guān)閉電源;停1min后進(jìn)行次箱內(nèi)稱重,做好記錄。稱畢,復(fù)開電源;待箱內(nèi)溫度回升至規(guī)定溫度后續(xù)烘15min,進(jìn)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(shí),可將后一次重量視為恒重。每次稱完8個(gè)試驗(yàn)試樣不應(yīng)超過5min。
(5)試驗(yàn)結(jié)果:
①試驗(yàn)試樣回潮率:

③數(shù)字修約:試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)GB8170—1987“數(shù)字修約規(guī)則”的規(guī)定執(zhí)行。
(6)注意事項(xiàng):為保證烘驗(yàn)結(jié)果的精確性,工作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①烘驗(yàn)宜在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下進(jìn)行,如無條件,也要預(yù)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(dòng)作輕松,以免震動(dòng)損壞。
③烘驗(yàn)時(shí)不要丟失試驗(yàn)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(shí)查明原因,加以修理。
⑤操作中應(yīng)注意安全。每天烘驗(yàn)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(yù)防棉纖維落在電熱絲上,以免引起事故。
2.電測(cè)器法
(1)電測(cè)原理:棉纖維的電學(xué)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(cè)濕儀和電容式測(cè)濕儀,可用來間接測(cè)定棉纖維的回潮率或含水率。
干燥的棉纖維是電的不良導(dǎo)體,但棉纖維汲取水分后,在常態(tài)下也具有導(dǎo)電性能。導(dǎo)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(cè)量棉花阻值的方法來確定其回潮率或含水率。
電阻式測(cè)濕儀是水分間接測(cè)定法中應(yīng)用廣的儀器,根據(jù)測(cè)定的對(duì)象和應(yīng)用的場(chǎng)合,有多種設(shè)計(jì)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(cè)試時(shí)必須接觸試樣,并且它所測(cè)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(cè)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(cè)得電容量的大小,以間接推測(cè)棉纖維的含水率或回潮率。其測(cè)試結(jié)果的影響因素和電阻式測(cè)濕儀基本相同,只是它可以不接觸試樣,便于連續(xù)測(cè)定。但該儀器在構(gòu)造上比電阻式測(cè)濕儀復(fù)雜,穩(wěn)定性也較差,目前使用較少。
(2)儀器和工具:
①電測(cè)器:現(xiàn)行棉纖維試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)GB6102.2—1985中規(guī)定采納符合下列技術(shù)條件的電阻式測(cè)濕儀:測(cè)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(yàn)箱校驗(yàn)時(shí),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(cè)器的型號(hào)很多,目前使用較普遍的是Y412A/B型和XJ101型水分電測(cè)器。
②棉花電阻校驗(yàn)箱:1MΩ以上電阻校驗(yàn)箱,阻值誤差不大于±1%;1MΩ以下電阻校驗(yàn)箱,阻值誤差不大于±0.5%。
③壓力校驗(yàn)器:校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為75kg±5kg。臺(tái)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(yàn)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(yàn)環(huán)境下進(jìn)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(shí)起,回潮率的測(cè)定應(yīng)在24h內(nèi)一次試驗(yàn)完畢。
(4)試驗(yàn)步驟:
①電測(cè)器校驗(yàn):裝好電池,打開電源,檢查表頭指針是否和表頭刻度的起點(diǎn)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(duì)分設(shè)溫差滿調(diào)旋鈕的電測(cè)器,只需將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至溫差測(cè)量擋,調(diào)節(jié)溫差滿調(diào)旋鈕,使指針調(diào)至滿刻度)在測(cè)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(tái)秤稱取50g±5g試驗(yàn)試樣,放在電測(cè)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(dòng)手柄加壓,使壓力器指針指到圓點(diǎn)。
③回潮率的測(cè)量:將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至回潮測(cè)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(cè)器電源,退松壓力器,取出試驗(yàn)試樣。將測(cè)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(yàn)試樣的回潮率。
(5)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算:計(jì)算平均回潮率,修約至2位小數(shù)。
在實(shí)際工作中,若將箱外熱稱法標(biāo)定的電測(cè)含水率換算成箱內(nèi)熱稱法標(biāo)定的電測(cè)回潮率,

(6)注意事項(xiàng):為保證電測(cè)結(jié)果的精確性,工作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①試驗(yàn)應(yīng)在各型號(hào)電測(cè)器規(guī)定的環(huán)境溫濕度條件下進(jìn)行。試樣溫度應(yīng)和測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度和儀器溫度相一致(不超過±2℃)。因此,檢驗(yàn)人員在檢驗(yàn)棉花水分遇到高溫或低溫環(huán)境時(shí),好采納實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn),馬上棉樣密封后和電測(cè)器放在同一環(huán)境下平衡1h以上。
②測(cè)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(yàn)試樣測(cè)試完畢,時(shí)間不得超過1min。各型號(hào)電測(cè)器都有肯定的適用范圍,測(cè)試時(shí)應(yīng)幸免使用表頭兩端刻度,應(yīng)選用表頭中段為宜。
③測(cè)試完畢,必須及時(shí)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(dòng),應(yīng)用專用儀器校對(duì)。
⑤兩極板間不得放置堅(jiān)硬物體,以免測(cè)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(fēng)干燥處,幸免暴曬和劇烈震動(dòng)。
⑦每年檢驗(yàn)旺季前,應(yīng)做好電測(cè)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(tái)電測(cè)器之間也應(yīng)相互校準(zhǔn)對(duì)比。必要時(shí)和烘箱法進(jìn)行對(duì)比,兩者試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生較大差異時(shí),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)。

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