棉花回潮率变化对计重结果产生的影响
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摘要：本文基于相对湿度的回潮率检测理论，探讨棉花回潮率对纤维材料性能的影响以及记重结果产生的综合影响进行了具体的论述和分析。
回潮率是，指棉花的干基含水率，它是影响棉花加工及安全存储的一个非常关键的因素。棉花加工过程中回潮率过高，会造成棉纤维表面的摩擦系数增大，难以从棉纤维表面剥离杂质，增大皮棉含杂率；回潮率过低，棉纤维比较脆弱，在经过轧花机和皮棉清理机时较容易断裂，增加皮棉短纤维含量，降低衣分。随着棉花加工过程的进行，棉花中的回潮率会有一定程度的降低，如果不对打包前的皮棉进行加湿处理，会增加打包机的能耗，影响其使用寿命，同时增加棉包“崩包"现象。棉包存储过程中回潮率过高，会造成因内部温湿度过高而变质，影响色泽及纤维性能。所以，在整个棉花加工及棉包存储过程中，回潮率控制不合适会造成皮棉等级的降低和棉花价值的损失。
1.基于相对湿度的回潮率检测理论
棉纤维是一种多孔性结构的纤维，纤维之间的缝隙与微孔使棉花具有一定的吸湿率和较高的保水率。根据已知文献报道，棉花在一定温度及一定气压的环境中静置一段时间后，会达到一种动态平衡。在平衡条件下从大气中进入纤维的水分子数目同由纤维上水分子进入大气中的数目相等。纤维在大气中的吸湿平衡所需的时间同纤维与纤维内的状态有关系。国内外很多学者研究了温度对皮棉平衡回潮率的影响，得出了不同温度段的皮棉回潮率回归方程，证明了回潮率与相对湿度存在一定的关系，但是方程的精度较差。棉花团内部的空气相对较少，其内部整体的状态基本稳定，因此本文假设在棉花的内部建立相对平衡的时间较短，很快形成了一个相对独立的吸湿平衡环境。在平衡环境下，棉花内部空气的温度、相对湿度与棉花的回潮率存在确定的关系，通过测量空气的温度和相对湿度就可以准确计算该测点的回潮率。可以看出，利用棉花团内部空气的相对湿度计算棉花回潮率的原理简单，不受其他因素的影响。国际标准化组织（ISO）规定：描述纺织纤维吸收水分的多少采用回潮率W（%）为国际通用指标。由于各种纤维及其制品的实际回潮率随温湿度条件而变化，为了比较各种纺织材料的吸湿性能常常需要把它们放在统一的标准大气条件下，放置一段时间后，使它们从吸湿达到平衡，其回潮率达到一个稳定的值，把这时的回潮率称为标准状态下的回潮率。同时，在贸易和成本计算中，为了计量和核价的需要，各个国家根据自己的具体条件，对各种不同的纺织纤维材料的回潮率作统一的规定，称其为公定回潮率。
2.棉花回潮率对纤维材料性能的影响
纺织纤维吸湿量不同，对纤维材料的物质机械性能影响很大，主要有以下几个方面：
2.1对重量的影响
纺织纤维的重量，实际上都在一定大气环境下放湿或吸湿后的重量，它有一定的回潮率。如果不考虑回潮产生的水分对纺织纤维重量的影响的话，将会给纤维的称重带来严重的误差。尤其是在生产过程中，由于纺织生产高度机械化、连续性强、产量很大，同时加工时间短、周转速度快，因而使原料的回潮率在计算时误差较小。但在产品和半成品的总产量上会造成很大的蓑错。这会给纺织生产和工商贸易造成很大的混乱。一般，纺织纤维吸湿后重量会增加，纤维和纺织制品的重量，都是在实际环境中一定回潮率下的重量，对于正确表示纺织材料和纺织制品的品质或者与品质有关的指标，如纤维或纱线的线密度，织物的每平方米重等指标时，应选取公定回潮率时的重量即标准重量。
2.2对长度和横截面积的影响
纤维吸湿之后，横截厩积和长度方向都会发生膨胀。这种膨胀体现出了明显的各向异性。纤维材料在吸湿以后在长度方向上的膨胀很小，而在直径方向上膨胀很多。据资料…介绍纤维在充分润湿以后截面积的增长率为：棉纤维为45%～50%、粘胶纤维为50%～100%、苎麻纤维为30%～35%、蚕丝为19%～30%、锦纶纤维为1.6%～3.2%；而长度方向的增长率，天然纤维为0.1%～1.7%，粘胶纤维为3.7%～4.8%、锦纶纤维为1.0%～6.9%。不同的资料由于测试方法的不同，数据相差很大。锦纶纤维横截面膨胀很小，造成的原因说法不一，一般比较合适的解释是：锦纶纤维外层有一皮层，其限制了纤维的横向膨胀。纤维的吸湿膨胀表现的各向异性同时说明了纤维中分子排列结构在长度方向和横向有着明显的不同。由于大分子沿纤维轴向排列，水分子进入无定形区的大分子之间的间隙中，拆开了一些连接点，使得分子间距离增加。在长度方向上，如果大分子都是平行伸直的，则在长度方向就不会增长：但由于大分子沿轴向存在着不同取向和它具有一定的柔性，水分子进入大分子之间，导致了大分子的结构作某些改变，从而使得纤维在长度方向上有不同程度的增长。对同一种纤维，可以根据膨化各向异性的大小来判断大分子的取向度。纤维的吸湿膨胀，不仅使织物变厚、变硬同时也是造成织物收缩的原因之一。湿态时的收缩称为缩水率。织物浸入水中后，纤维吸湿膨胀使纱线的直径变粗，织物中纱线的弯曲程度增大，同时纱线之间相互挤压，使织物在径向或纬向比吸湿前需要占用较长的纱线，结果是造成织物收缩。不过纤维织物的吸湿膨胀也有有利的一面：水龙带和雨衣等可以利用纤维遇到水时纤维变粗使织物组织变得更紧密一些，使得水分子很难透过。纤维的膨胀在织物的起皱、干燥和染色等工艺方面也是一个重要因素。
2.3对密度和体积密度的影响
吸湿对纤维密度的影响是随着回潮率的增大而密度开始增大，以后又下降。在回潮率小的时候，吸附的水分与纤维以氢键相结合。氢键长度短于范德华力结合的长度。所以纤维吸附水分子后增加的体积比原来水分子体积小，因而纤维的密度有所增加。据资料报道多数吸湿性较高的纤维在回潮率为4%～6%时密度最大，而后随水分子的大量进入，纤维的体积膨胀，增加很快，密度降低。纤维的密度随其回潮率关系甚密。
2.4对机械力学性能的影响
纺织纤维材料的吸湿性能对纤维的力学性能影响很大。绝大多数纤维随着回潮率的增加其强力下降。其中粘胶最为突出其湿强为干强的40%～50%。但棉麻等天然纤维的强力却随着回潮率的增大而增大。所有纤维的断裂伸长率都是随回潮率的升高而上升。随着回潮率的增加纤维的塑性变形增加，同时纤维变得较软，容易变形，纤维的表面摩擦系数随回潮率的增大而增大。纤维吸湿后的力学性质的改变主要是由于水分子进入纤维中，改变了纤维分子间的结合状态。环境的温湿度对纺织纤维加工影响很大，主要是纤维吸湿后机械力学性能发生变化。一般来说，回潮率偏低的话，纤维和纱线的刚性变大而发脆，加工过程中易于断裂；回潮率偏高时，纤维中的杂质难于清除的同时纤维或纱线容易相互勾结或缠绕在机件上，进而影响正常加工的进行。纤维的刚性和弹性还影响纤维的相互抱合，使纱线的结构和品质受到影响；吸湿性对于纤维变形的影响，反映在加工成品如纱线和织物的长度或尺寸上的不稳定。细纱纺出长度上的设计，必须考虑到络筒、摇纱绞时的伸长、络、整、浆、织各工序的伸长，这对产品质量关系很大；对于本色梭织和针织坯布棉毛布的幅宽，每当雨季，要变窄；而在冬季干燥的季节则要变宽。温湿度对布幅和匹长的影响，还会引起密度和干燥重量的变化。纤维表面的摩擦性质不仅影响产品的外观和手感，对楚个纺织加工过程的关系也十分密切。在纤维、纱线和织物的加工过程中，是纤维的运动的过程。纺织各个工序加工过程与纤维相互之间和纤维相关的机件摩擦关系很大。例如用加工棉纤维的设备加工化纤时，会出现许多问题，其中一个主要问题就是由于化学纤维和棉纤维的表面摩擦系数不同，而纺织纤维的摩擦系数与湿度有很大关系。总之，由于纤维温湿度使得纤维物理机械力学性能产生变化，这给纺织加工生产带来很大的影响。
3.总结
综上，在一定温度下，回潮率越大，检测的相对湿度也越大：在确定的回潮率下，温度越大，相对湿度也越大。这验证了棉花内部相对湿度、温度与棉花回潮率之间存在确定的关系，为基于相对湿度的棉花回潮率测量提供了依据。
参考文献：
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