棉花手扯長度實物標準樣品穩定性分析

■冉翔濤

〔德州市纖維檢驗所，山東德州253000〕

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棉花手扯長度實物標準樣品穩定性分析

■冉翔濤

〔德州市纖維檢驗所，山東德州253000〕

一、研制背景及意義

隨著棉花質量檢驗體制改革的不斷推進，為實現國內棉花質量檢驗結果與國際通用指標逐步接軌，GB1103《棉花細絨棉》國家標準于2007年開始進行了具有重大變革意義的修訂。其中將棉花手扯長度定義由原來的棉花主體長度修改為上半部平均長度；明確“棉花長度采用手扯尺量法檢驗或大容量快速棉纖維測試儀檢驗；HVI檢驗采用上半部平均長度；棉花手扯長度實物標準根據HVI測定的棉花上半部平均長度結果定值；采用手扯尺量法檢驗時，應經常采用棉花手扯長度實物標準進行校準。

為配合修訂標準關于長度檢驗的順利實施，德州市纖維檢驗所通過對新疆、甘肅、江蘇、河北、天津、山東幾個省市以及美國進口標準棉樣長度指標的分析，經過粗選、精選、加工、上萬測試數據的均勻性檢驗和實驗室聯合定值，研制出了棉花手扯長度實物標準樣品，并通過了全國標準樣品技術委員會組織的專家組審定。該實物標準樣品批準代號為GSB11-2057-2007，樣品采用透氣、避光的牛皮紙筒包裝，每套包括26mm～32mm長度范圍內的七種棉樣各一卷。棉花手扯長度實物標準的研制成功也是第一次將自然狀態的原棉作為標準樣品，而非由原棉再經梳理加工而成，更加科學、嚴謹、合理、準確，意義重大。隨后的幾年中，棉花手扯長度實物標準面向全國的棉花加工企業、紡織企業、纖維檢驗機構、農業棉花研究單位、商業棉花檢驗部門等發行，成為國內棉花長度指標檢驗的重要依據。

二、樣品穩定性的問題

當年為配合棉花文字標準關于長度檢驗的改革實施，并滿足國內各行業對棉花手扯長度實物標準的需求，德州市纖維檢驗所選取并制備了足量的標準樣品。但隨著使用年限的增加，現有的樣品質量特性是否還具備當初的技術水平，通俗的來說就是樣品的標準值是否還準確穩定，有沒有產生變化，是否還在可控的范圍內，需要用科學的方法測試分析來判定。在GB/T15000.2《標準樣品工作導則（2）標準樣品常用術語及定義》中，關于標準樣品穩定性是這樣解釋：“標準樣品在規定的條件下貯存，在規定的時間間隔內，使其描述的性能數值保持在規定的限值范圍內的能力。”為此對棉花手扯長度實物標準樣品的穩定性分析是非常必要的工作，最終目的是保證客戶始終在使用定值穩定的標準樣品。

三、試驗方案及測試執行

為了分析棉花手扯長度實物標準樣品的穩定性，德州市纖維檢驗所專門設計了抽樣及測試方案。為選取有代表性的樣品，設計抽樣遵循多點隨機的原則，在26mm～32mm每一個長度級中抽取一個標準值的適量樣品（詳見表1）。

表1　具體標準值的樣品抽樣編碼表

從低到高按英文字母A～G編寫樣品代碼，編碼與樣品一一對應。所有樣品測試前需在國家二級標準大氣（溫度20℃±2℃，濕度65%±3%）條件下平衡48小時，并確保待測樣品回潮率在最佳的測試范圍內。樣品在測試時按代碼區分分別測試，完成1個品種后再進行下1個品種，從而確保樣品與標識一致，避免混淆。

隨后，選取兩臺性能優良、運行穩定的HVI 1000型棉纖維大容量測試儀參加實驗，并安排手法穩定、操作熟練、經驗豐富的技術人員負責測試。測試前HVI儀器預熱4小時以上，需將儀器長/強部分重新進行校準。校準通過后，選擇“模塊測試”下“長度/強度模塊”進行測試，測試模式選擇“正常測試”項，測試指標主要是上半部平均長度。測試時兩臺儀器作平行試驗，每臺儀器每種樣品重復測試6次共計12把梳子，將每連續2把梳子的平均值作為一次測試結果，采集上半部平均長度數據，7個品種的樣品按順序測試完成一遍算是一個測試周期。測試過程中嚴格執行《HVI大容量棉纖維測試儀操作規程》和《HVI大容量棉纖維測試儀校準規范》。

四、數據匯總分析

德州市纖維檢驗所連續四年每年安排專人按照相同的條件測試一個周期，并收集匯總全部數據，計算平均值和標準差。下面以一組HVI的測試數據為例來進行樣品穩定性比較分析，數據匯總表如表2所示。

表2　所有樣品的HVI測試數據

從以上測試數據來看，因為每次的試驗是在不同的時間段內進行的，所以試驗結果之間存在著一定的差異。這些差異可能是樣品不同引起的，也可能是試驗條件不同引起的，差異是否在可接受的范圍內，即樣品的穩定性是否合格，需要引用科學的方法來分析判斷。目前比較常用的穩定性分析方法是曼德爾檢驗（Mandel），該方法包含Mandelk和Mandelh檢驗，Mandelk檢驗確定最大重復性標準差是否合格，Mandelh檢驗確定最大平均值偏離總平均值的數據是否合格。簡單來說就是測試數據中最大的標準差和最大的平均值如果都合格，那么其他所有數據也都應該合格。

五、計算分析判斷

曼德爾檢驗（Mandel）用到的統計量較多，下面筆者將分別進行描述。首先需要計算每種樣品單臺儀器測試數據的總平均值和均值標準差Sx，然后計算重復性條件下標準差的平均值。

最后分別查顯著性水平為1%和5%時的曼德爾檢驗臨界值表，查出k和h統計量以（p，n）數據為基礎的臨界值，將計算統計量的數值與相應的臨界值進行比較，小于臨界值的可判定為檢驗合格，說明測試方法的重復性和樣品的穩定性符合要求；反之則需要查找原因或重復幾次平行試驗，若還不合格，則說明樣品的物理特性發生了變化，需要重新定值。

根據7種樣品的測試數據分別計算各統計量，查出k和h以（4，6）數據為基礎的臨界值并進行比較，判斷樣品的穩定性符不符合要求，結果匯總如表3所示。

表3　所有樣品曼德爾檢驗穩定性數據表

綜上所述，所有樣品的數據再現性都比較理想，HVI儀器檢驗中的上半部平均長度的允差是± 0.41mm，手扯長度的允差是±0.50mm，而德州市纖維檢驗所測試所得重復性標準差最大約為0.4mm，計算所得的k值和h值都在臨界值以下。通過7種樣品的穩定性檢驗發現，樣品特性完全能夠滿足棉花長度檢驗工作的需求，證明樣品可繼續使用。☆