烘箱干燥法在測試紡織品干燥性能中的應(yīng)用

王霏霏 靳臻

摘 要：面對(duì)現(xiàn)存的在沒有水分測定儀的情況下進(jìn)行紡織物干燥性能測試的問題，烘箱干燥法誕生了，它憑借著自身不同于水分測定儀法的特點(diǎn)逐漸發(fā)展與壯大，文章將首先介紹烘箱干燥的干燥原理與紡織品干燥性能的具體分類，再針對(duì)紡織品干燥性能與烘箱干燥法的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：烘箱干燥;紡織品性能測試;干燥性能

中圖分類號(hào)：TS107 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 烘箱工作原理及紡織品性能檢測標(biāo)準(zhǔn)

烘箱是使用電爐絲對(duì)箱內(nèi)物體進(jìn)行熱烘，電爐絲發(fā)熱對(duì)烘箱內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，用溫度控時(shí)器對(duì)烘箱進(jìn)行反饋控制，通過熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)烘箱內(nèi)的熱氣流，控制樣品之間水分流失的量。樣品具體的水分可以通過進(jìn)入烘箱前后的質(zhì)量差計(jì)算得出。因此烘箱技術(shù)最重要直接的部分在于干燥室的溫度以及氣流。根據(jù)可靠實(shí)驗(yàn)，上述二者對(duì)水分檢測的結(jié)果影響顯著水平達(dá)0.05，可見影響效果明顯。

一般紡織品的質(zhì)量性能有三大標(biāo)準(zhǔn)：基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)、方法性標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品性標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)，顧名思義是決定多方面標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，是國家的一種標(biāo)準(zhǔn)，其主要內(nèi)容有計(jì)量和單位的互換，基本結(jié)構(gòu)的分類，與材料環(huán)保型和安全性的生產(chǎn)等，在紡織品檢測中發(fā)揮著標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)的作用。方法性指導(dǎo)意味著使用特定設(shè)備進(jìn)行測試，這些標(biāo)準(zhǔn)用于檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)規(guī)范與手段規(guī)范。最后為產(chǎn)品性標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)對(duì)紡織物企業(yè)進(jìn)行批量檢測的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，需要從織物的產(chǎn)品規(guī)格、材料、加工方法以及運(yùn)輸管理多方面進(jìn)行管控，這一標(biāo)準(zhǔn)直接標(biāo)定了織物質(zhì)量是否合格[1-2]。

紡織品的干燥性能主要包括吸濕與快干兩個(gè)方面，這類紡織品由于其功能的特別，根據(jù)我國最新發(fā)布的相關(guān)紡織品規(guī)定，測試紡織品的吸濕與快干性能得從吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、蒸發(fā)速率與透濕量五個(gè)方面對(duì)其吸濕性能與速干性能進(jìn)行考察，針織類機(jī)織類的紡織品根據(jù)其特點(diǎn)也有不同的達(dá)標(biāo)準(zhǔn)則。大多數(shù)情況下，吸濕性測試是使用滲透法和滴下法進(jìn)行的，速干性用稱重法進(jìn)行測評(píng)。

2 紡織品干燥性能測試方法及水分測定儀法

吸濕速干性紡織品由于其功能特點(diǎn)較強(qiáng)，一般是應(yīng)用纖維改性設(shè)計(jì)或者特殊織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)非親水性織物的改善，使其對(duì)與水分的吸收、轉(zhuǎn)移與排放得到改善與提高，并且應(yīng)該具有吸水性以及導(dǎo)濕性。對(duì)于影響紡織品吸濕速干的根本因素主要有兩點(diǎn)，分別是織物的纖維分子結(jié)構(gòu)與纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)。分子結(jié)構(gòu)層面上要求纖維分子含有親水基團(tuán)或者輔助親水的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)較多，可以幫助其提升吸濕效果，比如纖維素與水分子可以形成穩(wěn)定氫鍵，動(dòng)物纖維的肽鏈可以輔助提升親水性，而對(duì)于沒有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的非極性高分子材料，由于無法與水形成穩(wěn)定結(jié)合，吸濕性能比較差。另一方面，異形的截面合成纖維由于其纖維形態(tài)提升了吸濕性與保濕性，它結(jié)構(gòu)中有溝槽形成且表面積變大，這有效促進(jìn)了毛細(xì)效應(yīng)。天然植物纖維中的果膠量反作用著吸水性，果膠量較少的纖維才有較好的吸水性。而且隨著織物組織結(jié)構(gòu)差異的產(chǎn)生，干燥速率也會(huì)受其影響，大量可靠實(shí)驗(yàn)表明機(jī)織物吸水性普遍比針織物差，而且機(jī)織平紋最差，針織物中棉毛與網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)性能最好，反之，機(jī)織平紋的綜合干燥能力最強(qiáng)，針織物中網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)最強(qiáng)，而羅紋結(jié)構(gòu)能力最弱。紡織品的干燥性能可以從物理、化學(xué)與組織結(jié)構(gòu)改變?nèi)齻€(gè)方面進(jìn)行。噴絲口形狀的物理變形或者應(yīng)用聚合物共紡等方法，可以幫助纖維干燥性能提升，同時(shí)還可以有效達(dá)到環(huán)保目的。化學(xué)方面，紡織物可以考慮通過接枝共聚的方法通過進(jìn)入不同種類大量的親水基團(tuán)，幫助紡織物增加對(duì)水的親和程度，進(jìn)而輔助紡織物干燥性能的提升。先進(jìn)技術(shù)調(diào)整紡織物功能也可以有效幫助織物纖維表明排濕，保持速干的能力，或者利用織物設(shè)計(jì)，將親水性的天然纖維融入疏性的合成纖維，進(jìn)行多層紡織，以達(dá)到吸濕速干的效果。

由于國家之間地理環(huán)境與人文背景都不同，對(duì)于紡織品的要求標(biāo)準(zhǔn)也有些許差異，但是對(duì)于紡織品檢測原理是極其相似的，我國主要通過以下五個(gè)指標(biāo)，對(duì)紡織品的干燥性能進(jìn)行評(píng)定。

2.1 吸水率

表征織物體現(xiàn)對(duì)于水分吸收的重要指標(biāo)之一。其具體是由樣品吸收的水分與樣品原始質(zhì)量的百分比定義的。因此，吸水率越高的紡織品吸濕能力就越強(qiáng)。

2.2 滴水?dāng)U散時(shí)間

滴水?dāng)U散時(shí)間長短主要體現(xiàn)了紡織品是否能快速吸收水分。滴水?dāng)U散時(shí)間原理是水滴從一定的高度落到織品表面上，這一時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，當(dāng)織品上鏡面反射光消失時(shí)停止計(jì)時(shí)。

2.3 芯吸高度

芯吸高度主要是考察織物毛細(xì)效應(yīng)的效果，將紡織物進(jìn)行垂直懸掛，然后將其一端沾水，通過檢測其規(guī)定時(shí)間內(nèi)水沿著材料向上蔓延的高度，對(duì)其芯吸性進(jìn)行考察。同時(shí)這也表明了織物對(duì)于水的運(yùn)輸與散濕能力。

2.4 水分蒸發(fā)速率

水分蒸發(fā)速率是評(píng)定織品快干性的重要標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)于水分蒸發(fā)速率的規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)較為多樣，方法也相對(duì)多元。其中，AATCC 199-2018（E2019）《紡織品干燥時(shí)間：水分分析儀法》是通過水分分析儀測定三種織物在人體溫度或者其他相應(yīng)溫度下的干燥時(shí)間。這個(gè)方法主要步驟為，先選取吸水性高的一面進(jìn)行測試，再通過浸漬法計(jì)算出紡織物的吸水率，最后用公式推算出加水量。這樣將上述預(yù)先測試的加水量均勻加至測試品的表明，最后利用水分分析儀，測定測試品達(dá)到相應(yīng)要求的干重標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所需的干燥時(shí)間，這一時(shí)間用以表明測試品的干燥性能。

2.5 透濕量

在規(guī)定時(shí)間內(nèi)水蒸氣可以通過一定面積的紡織品的質(zhì)量為透濕量，相應(yīng)的，透濕量越大象征著紡織物透濕性越好。

3 水分分析及烘箱干燥法實(shí)驗(yàn)過程

3.1 水分測定儀法

目前的水分測定儀法通常指鹵素水分測定儀法，其技術(shù)手段隨著科學(xué)的發(fā)展不斷改革與更新，逐漸成為紡織品質(zhì)量檢測的主流方法之一，其測定原理是通過研究水分測定儀來精確測量紡織品樣品表明含有的游離水，進(jìn)而對(duì)其纖維素含量進(jìn)行定量計(jì)算，這個(gè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種較為快捷的檢測技術(shù)。鹵素水分測定儀主要是在水分測定儀的原有基礎(chǔ)上增加了一個(gè)鹵素?zé)糨o助快速加熱，因?yàn)辂u素較其他元素而言親和性較高，會(huì)減弱其對(duì)于紡織品的影響，根據(jù)測定儀中紡織品原有的質(zhì)量與失去的水分量，技術(shù)人員會(huì)結(jié)合測定儀的其他數(shù)據(jù)精確得出紡織品的纖維素含量。這樣的檢測方法對(duì)于紡織品的樣本量與保存環(huán)境需求很低，不需要專門的檢測試劑，檢測流程與花費(fèi)的時(shí)間都很少，很適合對(duì)紡織品進(jìn)行緊急的纖維檢測。水分測定儀法相對(duì)烘箱水含量測定法雖然效率高，但是容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的偏離，要求在使用之前操作人員進(jìn)行偏離程序操作[3]。

3.2 烘箱干燥法實(shí)驗(yàn)過程

3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理及儀器

實(shí)驗(yàn)需要將紡織品樣品在烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，然后通過對(duì)其加水并對(duì)失水進(jìn)行測量與數(shù)據(jù)記錄，明確干燥時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過程中需要玻璃門烘箱，便于觀察紡織品，同時(shí)需要自動(dòng)吸液管與垂直試樣架、精度為千分之一的天平、燒杯、惰性材料篩網(wǎng)、鑷子等[3-4]。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)試樣及其準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)先進(jìn)行取樣，將紡織品剪出五個(gè)直徑在70mm的圓形樣品，并且將他們順著寬度發(fā)方向按照對(duì)角線進(jìn)行排列，這樣可以控制樣品中經(jīng)緯紗線與不同位置的影響因素，五塊樣品中兩塊用于預(yù)實(shí)驗(yàn)。在預(yù)實(shí)驗(yàn)過程中，需要先稱量初始質(zhì)量，再把樣品放到水中浸泡1min，用鑷子將其夾出放上垂直架，靜置5min后再用鑷子把其放到天平稱重，進(jìn)行含水率計(jì)算。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算與實(shí)驗(yàn)過程

正式實(shí)驗(yàn)前需要通過含水量將加水量計(jì)算出來，計(jì)算完畢后將烘箱打開，在電子天平上放好惰性材料篩網(wǎng)，再把它們一起放入烘箱，將烘箱溫度調(diào)節(jié)至37℃進(jìn)行30min的烘干，之后再將樣品的測試面朝上，放到篩網(wǎng)之上稱重。樣品的含水率和干燥質(zhì)量可以幫助實(shí)驗(yàn)計(jì)算出所需的加水量，計(jì)算完畢后通過移液管對(duì)樣品進(jìn)行相應(yīng)水量的加入并記錄相應(yīng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)。施加完畢后關(guān)閉烘箱門，根據(jù)定時(shí)器每五分鐘進(jìn)行質(zhì)量讀取，當(dāng)水分蒸發(fā)殘留于小于十分之一后將定時(shí)器改為一分鐘直至樣品回到原始的干燥質(zhì)量。這樣通過樣品水分殘留率進(jìn)行干燥時(shí)間的計(jì)算，取水分殘留達(dá)4%時(shí)的平均時(shí)間并精確至0.1%。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

首先，篩網(wǎng)需要確定為惰性材料制成，一般可以使用塑料或者樹脂性的材料，需要保證其不導(dǎo)熱也不吸水，不會(huì)對(duì)樣品干燥產(chǎn)生影響。其次，用移液管進(jìn)行滴水時(shí)需要從中間位置開始，避免在后續(xù)滴水過程有水從樣品下滴落，影響干燥數(shù)據(jù)。最后，滴水結(jié)束后應(yīng)該立即關(guān)閉烘箱門并不再開啟，防止烘箱內(nèi)溫度產(chǎn)生波動(dòng)，影響樣品干燥。

此外，實(shí)驗(yàn)中為了確保烘箱的精確程度，需要在源頭上保證烘箱干燥室內(nèi)個(gè)點(diǎn)的溫度與氣溫都盡量一致，及時(shí)監(jiān)理對(duì)二者的檢測改善，如果有問題實(shí)時(shí)進(jìn)行解決，這樣能幫助烘箱干燥法進(jìn)一步提升紡織物干燥性能的精確程度，提升自身的核心競爭力[5-6]。

4 結(jié)語

目前，全球?qū)τ诩徔椘返母稍镄阅軠y試方法越來越多，雖然基本原理相同但是功能各異，各有千秋，根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21655.1—2008《紡織品吸濕速干性的評(píng)定第1部分：單項(xiàng)組合試驗(yàn)法》有多項(xiàng)指標(biāo)對(duì)紡織物的干燥性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，希望烘干箱干燥法可以通過其精確呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)逐漸成為紡織品干燥性能測試的主流，其原理簡單，測試流程方便，使得性能評(píng)價(jià)十分簡潔，希望其可以在紡織物性能測評(píng)中起到重要作用并幫助國家規(guī)范紡織物市場，提升質(zhì)量監(jiān)管。

參考文獻(xiàn)

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