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关于原棉回潮率试验方法电测器法的若干问题

发布于:2012/8/24 14:53:56

关键词:棉花,测定仪
简    介:国家标准GB/T6102.2—2009《原棉回潮率试验方法电测器法》经中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会2009年4月23日批准发布,2009年9月1日在全国实施。

国家标准GB/T6102.2—2009《原棉回潮率试验方法电测器法》经中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会2009年4月23日批准发布,2009年9月1日在全国实施。

    该标准的修改是针对原标准存在的一些问题,由中国纤维检验局、农业部种植业管理司、中国棉花协会和中国棉纺织行业协会(以下简称“四部门”)组织行业内有关专家,进行了为期两年的大量实验结果的基础上修订的。

    自标准发布以来,在有关部门的共同努力下,标准实施比较平稳顺利。各地在新标准使用,特别是新型电测器的使用中也反馈了一些问题,笔者作为项目研究成员和标准起草成员之一,经历了项目研究的全过程,也就标准实施情况在行业内开展了调研,这里想就有关方面提出的相关问题做进一步阐述,以有利于新标准的顺利实施。

    1新标准和新型电测器要解决的问题

    在“四部门”组织完成的《温湿度对棉花回潮率测定影响及新型电测器》试验研究项目中,通过为期两年的大规模实验室试验和各代表性地区的扩大验证试验表明,XJ101及Y412型电测器存在8个方面的主要问题,即与烘箱测量比较存在较大误差;低温不能测量,常温下温度补偿不准确;回潮率数学模型不准确;分度不科学,非线性问题按线性处理;测试电压等级高、种类多,对制造、使用和准确测量都带来了不便;测量范围不能满足低水测试的要求;缺少品级、品种等对电测法影响因素的处理;技术已经落后,跟不上棉花产业发展需要等。

    鉴于上述情况,“温湿度对棉花回潮率测定影响”研究工作是基于烘箱法在-30℃~50℃条件下采用全温湿度范围模拟试验,取得了全新的温湿度对棉花回潮率测定影响数学模型,基本解决了原标准和过去的棉花回潮率测试仪器存在的不足之处。例如考虑到温度补偿的作用,老仪器对小于5%的回潮率是难以测量的,大量试验表明,在该区段,其所显示的回潮率数据往往要比实际大0.5%左右;再如老仪器的温度修正系数,7%以上统一按温度每变化1℃,回潮率修正0.1%的不正确做法。理论分析及大量试验均表明,电测法的温度修正系数随回潮率大小而变化,在回潮率3%~13%的范围内温度修正系数为0.03%~0.13%,对于7%以下回潮率的测定,老仪器虽已考虑了温度修正系数随回潮率大小而不同,但修正系数是以一次电测值而不是按补偿后的二次结果值为基础确定的,在温度远离20℃的条件下,二者的差异是较大的。

    由上述可见,老仪器所采用的温度修正系数对回潮率的准确测量将会造成一定影响。新的回潮率标准的修订,也是在有关部门充分肯定研究结果的基础上作出的修订,绝不是在老标准的基础上小修小补的。

    2关于同一加工厂短期内加工的棉包回潮率差异问题

    同一个加工厂,在同一天或前后几天内加工的同一批次或不同批次的棉花,各批次之间或同一批次的不同包间的回潮值也会有较大差别。产生这种现象的原因是多方面的,主要原因有:

    (1)目前我国棉花是千家万户分散种植,籽棉来源主要是棉花经纪人在运作,加上籽棉大垛堆放的特点,加工前的籽棉不同垛间回潮率很可能会有大的差异,即是同一大垛的棉花在垛的各层位之间也会存在较大差异;

    (2)加工过程中受空气温湿度变化导致的差异

    在棉花加工的秋冬季节每天10时之前及17时以后与11时~17时(新疆的时段与内地有差别)期间的大气的温湿度常常会有很大差异,其相对湿度的变化可达20%以上。当存放棉花的环境相对湿度变化1%时,平衡后棉花的回潮率可能会变化0.08%~0.15%,如相对湿度有20%的变化,那么回潮率差异自然会是很显著的。

    一个棉包内棉花,其加工过程从堆垛籽棉到输送到轧花机加工成皮棉,而后再输送到打包机成包,整个过程也只有数十分钟。如果是在实验室内或在其它常态环境条件下,环境相对湿度改变时棉花要在新的条件下达到吸放湿平衡,所需时间一般要在24小时以上。但在加工过程中,棉花处于蓬松状态,再者棉花是靠压力很大、速度很快的风力输送的,在输送过程中,特别是在轧制成皮棉的输送过程中棉花非常蓬松,这时的棉纤维极易从气流中吸收水分或向气流中释放水分,导致自身的回潮率在较短时间内发生较大的变化。即是说棉花加工过程的特殊条件造成了其回潮率变化的过激励状态,使得我们不能用常规的吸放湿过程来认识棉花回潮的平衡时间。例如,10月份,某加工厂上午9时加工棉花,当时的大气相对湿度是70%,大垛籽棉的真实回潮率为11%左右,这种条件下加工出来的成包棉的回潮率一般应在8%~9%之间;到了下午1时,大垛籽棉的真实回潮率仍在11%左右,但若大气相对湿度降到了50%,这时加工出来的成包棉的回潮率就会处在6%~7%之间。

    3关于提高检测结果准确性要关注的问题

    XJ130型新型电测器是按照新颁布的国家标准GB/T6102.2—2009《原棉回潮率试验方法电测器法》的规定制造的。该仪器所采用的回潮率与电阻值的数学模型及温度修正数学模型是在中纤局会同各涉棉部门的组织指导下,历经两年的全范围温湿度试验建立起来的,其科学性和正确性是不存在问题的。所以,只要是经过法定纤维计量部门按国家计量检定规程JJG845—2009《原棉水分测定仪》检定合格的仪器,除非仪器临时出现硬件故障,在使用中一般不必怀疑仪器自身的质量问题,当确认测试结果有偏差时,应从试样采集、处理和试验方法等环节寻找原因。新型电测器测试时,除了应按照国家标准及仪器说明书上所规定的试样采集、处理和操作试验方法外,在实践中还应注意以下问题:

    1)被测试样含水的均匀性。如试样内各点含水不均匀,势必造成较大的重复测量误差;

    2)在棉花加工现场对切出的样品进行测量时,一定要对样品撕松后再测,若对原形态直接测试,测量值可减小0.5%左右;

    3)现场密封后带回实验室测量的试样,应进行与实验室温度的平衡,使棉样温度与实验室温度的差异不大于2℃。在不方便对棉样温度直接监测的情况下,平衡时间应不小于4小时,否则很难保证差异不大于2℃的要求,从而导致测量误差的产生。

    现场开包扦样时抽取的样品在捆扎压力释放后体积迅即膨胀,易受当时环境湿度的影响,导致回潮率改变而产生测量误差;另外,如果开包扦样后立即用电测器测量也可能由于样品温度与环境温度不一致影响测量结果,因此应尽量避免在环境温湿度急剧变化的条件下(如上午9时前及下午5时后)开包扦样和测试。

     4)试验表明,用塑料袋密封试样的方式并不能保证棉花的水分绝对不变,特别在塑料袋较薄时情况更为严重;

    5)密封的试样测试时,如测试环境的相对湿度与该试样形成时的环境湿度相差太大,那么,即是在仪器测量的较短时间内也会使试样表面的水分发生较大的变化,从而使测量值偏离其母本;

    6)品级为5级以下,或棉花杂质太大时会使电测值偏大;

    7)被烘箱加热到100℃以上烘干后的棉花,其物理性能有可能发生变化,经过这种方式处理的棉花的电测值会增大0.3%左右;

    8)在用烘箱法做比对试验时应注意烘箱试验时的环境条件,若是在标准温湿度环境下,称得的干重不需修正;若是在非标准温湿度环境下进行试验,称得的干重必须按国标GB/T9995-1997提供的方法进行修正,否则,最大能引起0.3%左右的测量误差。

    4实例误差分析

    4.1测试实例

    某地11月初检验一单期货棉2批,其中一批为11月2日下午16:30扦样测水,当时XJ130温度显示15℃,24个样品回潮率平均6.4%,示值在6.0~6.9之间;第二天早8:10检另一批24个样品时发现示值在7.4~8.4之间,明显增大,温度显示9℃,该两批棉花加工日期为前后天,仪器当时放置车内一夜,车和棉花都是露天存放。将以上样品扦取后密封与XJ130同放室内两小时后,温度显示15℃,再测则示值在6.5~7.2间。

    4.2误差分析

    (1)两个批次的棉花加工日期虽为前后天,也不能保证它们的回潮值没有较大差别。即使同一天加工的棉包,早上、晚上加工的与中、下午(内地11时~17时)加工的也会出现1%~2%,甚至更高的回潮率差异。产生这种现象的原因是多方面的,主要原因有:

    ①加工前的籽棉不同垛间回潮率很可能会有大的差异,即是同一大垛的棉花在垛的各层位之间也会存在较大差异;

    ②加工过程中受空气温湿度变化导致的差异

    在棉花加工的秋冬季节每天10时之前及17时以后与11时~17时间的空气的温湿度常常有很大差异。

    (2)对两批试样回潮率的统计

    ①现场测试

    a)第一批24个试样现场测试平均值为6.4;

    b)第二批24个试样现场测试平均值为7.9;

    c)48个试样现场测试平均值为7.15;

    ②实验室测试

    48个试样密封并温度平衡2小时后测试的平均值为6.85。

    ③差异分析

    现场测试和实验室测试,其回潮率平均差异为0.3%,可能的原因如下:

    a)实验室测试时试样密封进行温度平衡的时间不够长(仅2小时),未达到与实验环境的温差要求。

     试验证明,一般需要4个小时以上才能使密封的试样温度满足与环境温度差异不大于2℃的条件。
    b)同一试样在现场测试(一次测试)后再经密封平衡后进行二次(实验室)测试,这种试验方法很容易导致附加误差的产生。原因是一次测试过程中试样受到人工整理后回潮可能会发生一些变化。

    c)如果试样各点的回潮率不太均匀,则在密封平衡的过程中这种不均匀性也会发生变化,进而对测试结果产生影响。

    d)现场开包扦样时抽取的样品在捆扎压力释放后体积迅即膨胀,易受当时环境湿度的影响,导致回潮率改变而产生测量误差;另外,如果开包扦样后立即用电测器测量也可能由于样品温度与环境温度不一致影响测量结果,因此应尽量避免在环境温湿度急剧变化的条件下开包扦样和测试。