關于皮棉異性纖維量化考核方法的探討

■胡斌

〔北京中棉機械成套設備有限公司，北京100089〕

關于皮棉異性纖維量化考核方法的探討

■胡斌

〔北京中棉機械成套設備有限公司，北京100089〕

本文從國家棉花標準規定皮棉異性纖維按手工取樣挑揀，按重量分檔量化考核入手，根據實際異性纖維構成、危害程度分析，探討科學有效的量化考核辦法。絲狀細微異性纖維重量很輕、數量較多，后續工藝很難清除，對棉紗、棉布及棉制品危害程度極大，在考核重量含量的同時，如能再按所含數量（根數、顆粒個數等）的多少的方法來輔助考核，則更能科學的反映皮棉異性纖維的危害程度。

皮棉異性纖維；量化指標；考核方法

異性纖維是在籽棉采摘或加工過程中由于管理不善或使用的包裝材料不良致使后期人為混入的，單純的依靠人力挑揀或機器剔除不是解決異性纖維問題的治本之法，解決異性纖維問題必須制定科學實用的檢測標準、檢測方法和嚴格的管理制度。因此，筆者擬從國家棉花標準中對異性纖維的檢驗方法、考核指標方面入手，結合實際工作中對異性纖維的研究，探尋更完善、更科學的檢驗和考核辦法，以期能供行業管理部門在制定及修訂相關政策、法規、標準時參考。

1 標準中取樣量的難度和按重量考核的不完善性

1.1 在GB 1103-2007《棉花 細絨棉》中對異性纖維的考核規定

表1 成包皮棉異性纖維含量分檔及代號

其他具體規定如下：

“5.3.1 生產加工過程中按批檢驗抽樣方法（詳見標準）

5.3.2 生產加工過程中逐包檢驗抽樣方法（詳見標準）

6.1.4 異性纖維含量檢驗（詳見標準）”。

1.2 人工很難完成的檢驗工作量

目前國家標準中對異性纖維這種考核辦法，理論上講非常嚴格而且又有量化分檔，實質上不容易實現，從挑揀方法和挑揀量上看基本不便于操作。如果一個中型軋花廠，每天分3班工作，每個班次生產皮棉150包，則需要挑揀棉樣90 kg。作為棉花加工企業幾乎不可能有這樣的廠每日安排大量檢驗人員晝夜堅持如此繁重的檢驗工作。

1.3 量化指標及分檔標準需要商榷

皮棉中異性纖維的總體含量非常稀少，不像皮棉含雜那樣多，含雜率一般為皮棉重量的2.5%左右，而異性纖維含量如果化成相同計量單位，僅在百萬分之幾，因為它們單個的重量特別輕，而數量也很少，所以單純的按重量考核不能真實反映異性纖維的危害程度，難以滿足棉紡企業生產的要求。

每噸要求達到的異性纖維含量指標克數太小、檔次范圍過窄，實際很難達到。結果有些企業不堅持班班檢測，即使檢測到了也不會如實填寫結果，出廠的棉包嘜頭幾乎都刷成“N”。筆者認為，作為一個國家級的標準，面對的應該是絕大多數企業，而且是經過努力能夠實現的目標，如果很難實現，標準幾乎就沒有意義了。

例如：如果某棉花加工企業某個班次生產皮棉100包，按國家標準規定應該挑揀棉樣20 kg，當挑揀的結果為4.9 mg時，折每噸皮棉異性纖維含量0.245 g，應符合每噸皮棉異性纖維含量0.10~0.39 g這個重量范圍，程度屬于低，代碼為L。不過，我們仔細分析一下，1根白色丙綸絲，規格為0.025 mm×2.5 mm×130 mm，其重量為4.93 mg，當發現2根時就達到0.49 g/t，程度屬于中，3根時就達到0.735 g/t，已接近高了。實際上在目前條件下，如果對20 kg皮棉仔細挑揀，與丙綸絲相類似的異性纖維是很難控制在3根以下的。這也正是棉紡企業將購入的皮棉全部經過大量人工仔細挑揀和機器檢測剔除的原因所在。

筆者認為，基于頭發、丙綸絲、羽毛、游離化學纖維等細微異性纖維根數多、重量輕、分布廣泛、清除難、危害大等特殊性，同等重量的異性纖維由于分散程度不同，其危害差異很大，因此希望對異性纖維應考慮實行按根數考核的辦法，制定合理的數量級別分檔。筆者依據實際含量情況給出了表2僅供參考。

表2 異性纖維根數范圍及分檔級別

2 皮棉異性纖維的構成比例分析

通過對棉花加工企業、棉紡企業的調查統計，皮棉異性纖維的構成有一定的比例關系，主要從重量比例關系和數量（顆數）比例關系進行分析，詳見表3。

表3 皮棉異性纖維構成比例分析表

從表3可以看出，重量比例較大的主要是布條類、繩索類、塑料膜類；數量比例較大的是人畜毛發類、丙綸絲類、有色線類、塑料膜類。總的趨勢看，單個重量、面積、密度較大的異性纖維所含的數量較少，而單個重量、面積、密度較小的異性纖維所含的數量很多。

3 皮棉異性纖維挑揀難度分析

皮棉異性纖維的挑揀難度與其物理特征有直接關系，那些數量多、尺寸小、重量輕、顏色淺淡且接近皮棉本色的絲狀異性纖維，挑揀難度很大;那些顏色深、塊頭大的異性纖維較容易檢出。詳見表4。

表4 皮棉異性纖維挑揀難度分析

從表4可以看出，針對不同的難度級別，應該采取不同的挑揀措施，甚至可借助特殊的工具或機器來完成挑揀。

4 異性纖維危害程度分析

重量指標固然重要，但是異性纖維分散的程度更是直接關系到將來對棉紗及棉制品的危害程度。例如：在1kg皮棉樣本中撿出1根頭發，規格為：φ0.08mm ×50 mm，其重量為0.4 mg，相當于每噸皮棉中異性纖維含量為0.4g，可將樣本所代表的皮棉定為含量中，代號為M。如果發現1塊布條子，規格為：0.5 mm×25 mm ×90 mm，其重量為484.65 mg，相當于每噸皮棉中異性纖維含量為484.65 g，可將樣本所代表的皮棉定為含量高，代號為H。

但我們從頭發和布條所出現的概率分析，據科學統計顯示，一個人正常新陳代謝，每天可脫落頭發50~100根，其他家畜及寵物毛發脫落數量更多。在實際生活中我們也會體會到，隨便有點灰塵中必有毛發，我們在棉花加工企業調查時也發現，1 kg皮棉中經常會發現有一根甚至幾根毛發。有些小型棉花加工企業的籽棉中甚至隨便抓一把就肯定含有至少一根頭發，我們注意到布條雖然很重卻很少能被發現，即頭發出現的概率要比布條高幾十倍甚至幾百倍。這樣看來，雖然重量相同，但一噸皮棉中很可能含有頭發近千根，而布條僅有幾塊或十幾塊。從筆者所做的“異性纖維單個重量面積分析表”看，1塊布條重量相當于1根頭發的1 182倍，清除1塊乃至10塊布條無論是靠人工還是用機器都很容易，但清除幾百甚至上千根的頭發極難。

從目前棉紡企業清梳聯工藝看，無論是人工挑揀還是機器清理、檢測，大型布條不會輕易放過去的，而頭發則不然，人工、機器清理、檢測都極其困難，即使是目前的圖像處理技術，采用4096分辨率的彩色CCD也很難在大量、快速運行的棉流中識別頭發，識別率很低。雖然頭發的重量在異性纖維總重量里所占的比例還不足1%，但其根數卻遠遠高于其他異性纖維。其他一些異性纖維如：分裂后細小的丙綸絲、塑料膜殘片、染色線、破碎的麻繩纖維、化學纖維等，他們的重量都很小，數量也很多，后續工藝清理起來特別困難，最終的危害就是造成棉紗、棉布上的疵點增多、影響染色。下面我們對單個異性纖維重量、面積進行分類分析，如表5。

表5 異性纖維種類單個重量面積分析表

首先，從重量上分析：單個重量很大的異性纖維一般出現的次數都很少，單個重量很小的異性纖維一般出現的次數都很高。原因很簡單，頭發太容易混入了，數量自然多，白色丙綸絲與棉花顏色非常接近，人工挑揀時也很難發現，這些出現的概率較高的異性纖維，要么特別細小、要么顏色與棉花接近，人眼很難發現，機器挑揀也非常困難。

其次，從面積上分析，單個面積越大的異性纖維目標越大，越容易暴露在棉花表面，很容易被發現或被機器清除，反之，單個面積越小的越容易被棉花包裹，難以發現和清除。

5 應該科學合理的確定取樣挑揀量及挑揀方法

5.1 人工取樣挑揀

如果要求每個生產班次只取樣1次，重量2 kg，雖然2 kg的樣本難以代表幾十噸的皮棉主體，但扦樣量過大，手工挑揀是難以實現的，在沒有機器檢測的情況下也只好如此。這樣比較具有可操作性，如能夠堅持班班扦樣挑揀，就能保證如實填報。據調查，那些白色或淺色與皮棉顏色很接近的細微異性纖維，人工挑揀也很困難，而且有些白色丙綸絲等淺色異性纖維本身含有熒光劑，因此建議在手工挑揀時配備一盞紫外線燈，效果十分明顯。

5.2 檢測機器在線取樣實時挑揀或離線檢測

盡管人工挑揀的精確程度勝過目前所有檢測儀器，但人有主觀隨意性，眼睛容易疲勞，工作效率低，勞動強度大，僅適于少量挑揀，而為了提高異性纖維檢測的代表性，應該從目前的幾公斤提高到近百公斤才更具實際意義。未來的發展，機器檢測必然取代人工挑揀，在軋花生產線上配備異性纖維檢測機，隨時從皮棉管道中自動吸取棉樣進行檢測，機器自動剔除含有部分棉花的異性纖維并顯示計量結果，如果有必要還可以將本機剔除出來的含有部分棉花的異性纖維挑揀出來對照或通過天平計量重量計算異性纖維含量。這才能夠達到標準中要求的取樣量，而且客觀、公正、代表性強。如果對成包后的皮棉進行檢測，應使用離線檢測機，則可以在1小時內檢測完85 kg的棉包，實現大量、快速檢測，檢測機不會損傷棉纖維和異性纖維，為了防止首次檢測有遺漏也可以對同一棉樣進行二次檢測。據試驗，經過一次檢測的皮棉，異性纖維檢出率達到85%以上，經過二次檢測的達到95%左右。

6 檢測設備及計量方法簡介

6.1 皮棉異性纖維檢測機基本原理

皮棉加工工藝中松散的皮棉經本系統自帶的吸棉風機負壓輸送到檢測通道，檢測通道的一側為彩色和黑白攝像機，檢測通道的兩側均有日光光源和紫外線光源，攝像機采集到的動態棉流圖象通過圖像采集卡進行信息處理后傳送到DSP卡進行識別、運算，當系統確認為異性纖維時發出指令給執行機構，執行機構按系統設定的滯后時間開啟電磁高壓氣動閥門，將異性纖維及夾帶的少許棉花一并噴入排雜箱，其他棉花繼續前進經過吸棉風機輸送到集棉箱或工廠集棉管道中。如果是對已成包皮棉進行抽樣檢測，為了使異性纖維充分暴露在棉花表層，進入檢測通道前需要經過本系統配備的皮棉開松機進行預處理。

6.2 檢測計量方法

前述的皮棉異性纖維檢測機其計量方法有兩種，一是實物計量；二是個數計量。

實物計量是對排雜箱中的真實異性纖維進行手工清理后通過天平計量重量，再根據所檢測的皮棉樣本重量計算每噸皮棉異性纖維含量。這是一種真實準確的計量方法，也是本機主要計量方法，可以將檢測結果同國家棉花標準中的 “成包皮棉異性纖維含量分檔及代號表”進行對照。

基本原理：根據異性纖維的灰度值與棉花主體灰度值的差異判斷是否為異性纖維，如果懷疑是就連同少許棉花一同噴出，最后由手工進行確認。

個數計量是本機檢測界面上現實的：檢測時間、過棉重量、彩色異纖個數、黑白異纖個數、異纖總數、每噸皮棉異纖含量（個數），參照筆者設定的“異性纖維根數范圍及分檔級別”即表1進行對照。這是本機輔助計量方法，是對重量考核方法的補充，側重反映異纖的分散程度和危害程度。

基本原理：當系統識別為異性纖維時，執行機構（噴閥）就噴出一次高壓氣流，系統會自動記錄已經噴的次數，但實際上由于棉花中有一些雜質、變色棉等偽異纖，即使檢測沒有異性纖維的“干凈”皮棉，實際噴的次數肯定大于真實異性纖維的個數，為了盡可能接近真實個數，檢測程序預先對皮棉樣本進行3分鐘模擬預檢（只顯示次數，不實際排除），系統根據預檢結果找到我們預先經過大量試驗取得的 “典型次數”對應值，計算時將實際次數減去典型次數所得的差再除以識別精度，可以初步取得異纖的個數。實驗表明，皮棉樣本的一致性越好，系統運行越穩定，這種計數結果越接近真實個數。

7 結論

檢測皮棉中異性纖維的取樣方法、取樣量、挑揀方法應該具有較強的可操作性、實用性，根據企業實際情況制定手工和機檢兩套標準；量化考核指標及分檔標準應該考慮棉花加工企業和棉紡企業現狀，既要維護雙方各自的利益又要最終實現提高產品質量的目的。以異性纖維個數計量考核辦法，制定科學合理的分檔范圍，盡快解決異性纖維問題，是我們完善和推進棉花質量檢驗體制改革的必要途徑。

“十一五”科技支撐計劃項目：多功能農業裝備與設施研制。

課題名稱：棉花加工成套技術裝備研究與開發。

課題編號：2006BAD11A14。