徐英志,張 惠,劉春科

(中紡協(xié)東莞檢驗技術(shù)服務有限公司,廣東 東莞 523000)

功能性產(chǎn)品在紡織領(lǐng)域的發(fā)展時間不長,且功能性產(chǎn)品測試結(jié)果的重現(xiàn)性不是很高,其影響因素很多,試驗過程中會造成許多結(jié)果的不確定性。依據(jù)標準GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性能試驗方法第一部分:吸濕法》對紡織品進行透濕性能檢測,詳細分析測定過程中影響結(jié)果的各個變量,并對各變量進行評定,給出了標準的表示方法。透濕性測試是功能性檢測中非常重要的一個項目,試驗過程中有許多影響因素造成結(jié)果的不確定度。例如干燥劑顆粒的大小會造成結(jié)果的不確定度,干燥劑顆粒越大,織物的透濕率先增大后減小,當采用顆粒粒徑為0.63～1.00 mm時,測試的透濕率是最大結(jié)果[1]。評價服裝的透濕性性能,需要注意測試中遇到的各種影響因素,以保證測試結(jié)果的重復性[2]。通過試驗分析認為,不確定度來源主要來自于重復取樣產(chǎn)生的標準不確定度、透濕試驗機校準產(chǎn)生的標準不確定度、透濕杯產(chǎn)生的標準不確定度、稱量產(chǎn)生的標準不確定度和修約產(chǎn)生的標準不確定度等。

1 試驗部分

1.1 測量依據(jù)

GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性能試驗方法 第一部分:吸濕法》[3]。

1.2 測量原理

透濕率是單位面積內(nèi)透過織物的一天的水量,將透濕杯裝入符合標準規(guī)定的干燥劑無水氯化鈣,并將織物封住杯口,杯沿用防水膠布封好,放入設(shè)置好的溫濕度透濕儀內(nèi),通過透濕杯組合體在1 h內(nèi)質(zhì)量的變化得到面料的透濕率。

1.3 儀器設(shè)備

電子天平,YG601H 電腦式織物透濕儀(寧波紡織儀器廠)。

1.4 試樣準備

從每個樣品上取樣,每個試樣要在不同位置分別取樣,最少需要剪取3塊試樣,每塊試樣直徑70 mm,將其放置在(20±2)℃、濕度(65±4)%標準溫濕度下充分調(diào)節(jié)24 h,試樣應整齊、涂層均勻,不應該有破洞、針眼、折皺等缺陷。

1.5 測試過程

(1)將透濕杯清理干凈,保持干燥、潔凈狀態(tài),向杯內(nèi)倒入烘過的無水氯化鈣約35 g,充分振蕩,干燥劑應均勻分布,其裝填高度與織物的下表面距離在4 mm左右。

(2)試樣的測試面朝上,將其放置在透濕杯上,上好橡膠圈和壓力環(huán),擰上螺帽固定樣品,此過程應該注意避免干燥劑接觸面料,造成結(jié)果偏大;再用防水膠布將透濕杯杯沿封住,組成密閉的組合試驗體[4]。

(3)將組合好的試樣放入規(guī)定溫濕度條件下的透濕儀試驗箱內(nèi)部,在箱內(nèi)平衡1 h后取出并蓋上杯蓋,放入硅膠干燥劑中平衡30 min,時間到達后取出立即放到天平上稱重,時間不能超過15 s,精確至小數(shù)點后4位,此時得到樣品的初始重量。

(4)稱量結(jié)束后輕輕振動透濕杯,使得透濕杯中的干燥劑能上下混合,因吸濕1 h后樣品結(jié)塊,會降低樣品的透濕率,所以振動的力度應把控均勻,振動過程中應避免無水氯化鈣與樣品接觸,造成結(jié)果偏大。

(5)拿掉杯蓋,快速把透濕杯與織物的組合體放入透濕儀箱體內(nèi),在試驗1 h 后取出組合體,按照步驟(3)的要求放入硅膠干燥劑中后稱量。

(6)按式(1)計算試樣的透濕率,取3塊試樣的透濕率的平均值為最后的結(jié)果,按GB/T 8170修約到3位有效數(shù)字。

2 數(shù)學模型

式中:WVT為透濕率,g/(m2·24 h);

Δm為同一試驗組合體2次稱量之差,g;

Δm'為空白試樣的同一試驗組合體2 次稱量之差,g;

A為有效試驗面積(本裝置為0.002 83 m3),m2;

t為試驗時間,h。

3 測量結(jié)果不確定度的評定

3.1 不確定度的來源

(1)重復測試產(chǎn)生的標準不確定度;

(2)透濕試驗機校準產(chǎn)生的標準不確定度;

(3)樣品稱量產(chǎn)生的標準不確定度;

(4)修約產(chǎn)生的標準不確定度。

3.2 不確定度分量分析的評定

3.2.1 重復性測量產(chǎn)生的標準不確定度u1

透濕性能測試重復測量過程中,主要與試樣的均勻性、穩(wěn)定性、透濕儀溫濕度的穩(wěn)定性和檢驗人員操作的熟練程度有關(guān),也與試樣的調(diào)濕時間和環(huán)境溫濕度有關(guān)。研究采用A 類方法進行評判[5],在相同的試驗條件下,對性能穩(wěn)定的紡織品進行重復測試10次,試驗的結(jié)果見表1,并在相應的組合體面積的參照下,得出樣品的透濕率結(jié)果,組合體試驗面積測量結(jié)果見表2。重復性測量產(chǎn)生的標準不確定度為:

表1 試樣透濕率試驗結(jié)果

表2 組合體有效試驗面積試驗結(jié)果

相對標準不確定度[6]為:

3.2.2 織物透濕性試驗機校準標準不確定度u2

織物透濕性試驗機校準產(chǎn)生的不確定度主要有溫度校準產(chǎn)生的標準不確定度、濕度校準產(chǎn)生的標準不確定度和透濕儀風速校準產(chǎn)生的標準不確定度。

(1)織物透濕儀溫度校準產(chǎn)生的標準不確定度

根據(jù)檢定證書[7],織物透濕儀的示值為38.0 ℃,實測值為38.53 ℃,K=2。因此,織物透濕儀校準產(chǎn)生的標準不確定為:

相對標準不確定度為

(2)織物透濕儀濕度校準[8]產(chǎn)生的標準不確定度

根據(jù)檢定證書,織物透濕儀的示值為90%,實測值為90.23%,K=2。因此,織物透濕儀濕度校準產(chǎn)生的標準不確定為:

相對標準不確定度為:

(3)織物透濕儀風速校準產(chǎn)生的標準不確定度

根據(jù)檢定證書,織物透濕儀風速的示值為4 m/s,實測值為4.11 m/s,K=2。因此,織物透濕儀風速校準產(chǎn)生的標準不確定為:

相對標準不確定度為:

織物透濕性試驗機校準產(chǎn)生的相對標準不確定度為:

3.2.3 樣品稱量產(chǎn)生的標準不確定度u3

電子天平校準過程中會產(chǎn)生標準不確定度,天平本身的分辨率也會產(chǎn)生標準不確定度,所以應該從這兩方面分析樣品稱量時產(chǎn)生的不確定度。

(1)天平校準產(chǎn)生的標準不確定

稱量時使用分辨率為0.001 g、量程為220 g的電子天平,根據(jù)檢定證書,該天平全量程法定允差為±0.01 g。假定正態(tài)分布,自由度為∞,置信水平為95%,則天平校準產(chǎn)生的標準不確定度為:

(2)天平分辨率產(chǎn)生的標準不確定度

天平分辨率為0.001 g,對于數(shù)字顯示式測量儀器,分辨率帶來的標準不確定度為:

每次試驗需稱量試樣2次,因此樣品稱量產(chǎn)生的標準不確定度為:

相對標準不確定度為:

3.2.4 修約產(chǎn)生的標準不確定度u4

因GB/T 12704.1—2009標準中試樣透濕性能結(jié)果報告為3位有效數(shù)字形式,按十進制進行修約,半寬區(qū)間為5 g/(m2·24 h),假定正態(tài)分布[9],自由度[10]為∞,置信水平[11]為95%,采用B類方法進行評定,則修約產(chǎn)生的標準不確定度為:

相對標準不確定度為:

3.3 合成標準不確定度

紡織品透濕性能(吸濕法)的相對標準不確定度分量匯總見表3。相對合成標準不確定度為2.42%,見式(2)。

表3 相對標準不確定質(zhì)分量匯總

3.4 紡織品透濕性能相對擴展不確定度

選取置信概率95%,包含因子K=2,相對擴展不確定度:

3.5 結(jié)果表示

紡織品透濕性能透濕率值為8 639 g/(m2·24 h)。其相對擴展不確定度為4.84%,它是由相對合成標準不確定度0.024 2和包含因子K=2的乘積得到的,其置信概率近似95%。

4 結(jié)論

(1)紡織品透濕性能(吸濕法)的不確定度影響因素,主要來自于重復性測量產(chǎn)生的標準不確定度,其次是織物透濕試驗機校準產(chǎn)生的不確定度。

(2)在檢測時需嚴格按規(guī)范操作,提高多次檢測的穩(wěn)定性,同時使用精確度較高的儀器。

(3)在測試過程中,結(jié)果判定值與實測值結(jié)果接近時,透濕性不確定度可以作為依據(jù)酌情考慮,輔助進行判斷。