棉花檢驗實驗室配套設施的研究及應用

連素梅　俸冰　李樹榮　沈驊　李朋　郝冬生　李妍彩　劉帥

摘要：針對國內棉花實驗室檢驗配套設施大多存在匱乏落后的現狀，它不僅嚴重影響檢驗人員身體健康、制約工作效率，而且不利于實驗室的規范化管理。河北出入境檢驗檢疫局研發了棉花分級環保型裝置、樣品袋撐架、卷壓成型裝置和壓縮整理機等棉花檢驗系列配套設施，有利于改善實驗室環境、保障檢驗人員身體健康，有助于降低實驗室安全隱患、規范實驗室管理，有利于提高工作效率。

關鍵詞：棉花；纖維檢驗；配套設施；開發

中圖分類號：S562.092 文獻標識碼：A 文章編號：2095—3143（2016）06—0069—05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.015

0引言

棉花檢驗在逐步向現代化、儀器化邁進的同時，還應兼顧棉花檢驗相關配套設施的同步發展，不斷強化棉花檢驗職業安全衛生意識，規范實驗室管理，提高工作效率。棉花屬于初加工的農產品，不可避免地混有大量的葉屑、塵土等細小的雜物，原棉在倉儲、長途運輸期間也容易滋生一些有害的微生物。棉花檢驗時會伴有大量灰塵與微小的短纖維漂浮在實驗室中，檢驗員長期吸入這些棉纖維和灰塵，會患有呼吸道疾病，嚴重者甚至可能患棉塵病、塵肺病等。為改善實驗室環境、保障工作人員身體健康，河北出入境檢驗檢疫局研發了棉花分級環保型裝置（專利號：ZL 2013 2 0234316.8），該裝置可以有效降低實驗室粉塵濃度。

我國棉花檢驗專業實驗室所配備的檢測儀器大都是先進的大容量棉花測試儀——HVI，但與檢測手段極不匹配的是樣品處理方式。據了解，國內棉花實驗室對驗余樣品和留存樣品的收集處理等仍停留在手工操作階段，嚴重制約棉花檢驗工作效率，甚至影響實驗室的發展，為此，河北檢驗檢疫局以實際工作需要為宗旨，研發了一系列產品，如棉花樣品袋撐架（發明專利號：ZL2012 1 0573794.1），該裝置簡單實用，可以大大提高樣品收集效率；棉花樣品卷壓機（專利號：ZL201420085233.1），能夠替代目前的手工卷樣，而且卷制成型的樣品外觀美觀，便于保存。另外，針對棉花樣品儲存方式，考慮到設在樓房內的棉花實驗室對空間及承重的要求，研發了小型棉花樣品壓縮成包裝置（ZL 2015 2 0357723.7），該裝置能夠將棉花樣品壓縮成規格統一的小型棉包。上述樣品收集處理裝置的應用可有效提高工作效率，有利于實驗室的安全規范管理。

1棉花實驗室現狀分析

1.1棉花實驗室環境狀況

根據國家標準要求，棉花分級應在模擬晝光分級室中進行，且環境密閉不透風，當實施分級檢驗時，粉塵滿天飛。依據GBZ 159—2004《工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范》及GBZ/T 192.1-2007《工作場所空氣中粉塵測定》第一部分：總粉塵濃度，這兩個標準的相關規定。使用IFC一2防爆型粉塵采樣儀，對棉花分級室進行布點采樣及粉塵濃度測試，結果顯示分級室平均粉塵濃度一般為8～13 mg/m3，遠高于國家標準規定。另據研究發現，棉花檢驗人員患咽炎、氣管炎、哮喘、棉塵病等呼吸道疾病比例明顯高于普通人群。

1.2棉花樣品收集儲存現狀

目前，棉花實驗室塞裝樣品時，大都借用分級臺抽屜將樣品袋夾持住，然后進行塞裝棉花樣品，見圖1，這種方式容易損壞分級臺抽屜，并且容易誤傷手指。也有的棉花實驗室采用一人撐開樣品袋端口、另一人塞裝樣品的原始收集方式，需要兩個人配合操作，浪費人力。

1.3棉花留存樣品卷制及儲存現狀

對于實驗室驗完留存樣品，需要對每只樣品進行單獨封裝，國內外普遍使用牛皮紙將其封裝后存放。實際操作時首先將樣品置于尺寸合適的牛皮紙上，然后用力將樣品卷起并將樣品卷兩端折疊封閉即可（見圖2）。

由于不同工作人員手法及力度不同，卷壓成型的樣品卷長短、粗細、規格、兩端封口樣式等各不相同，導致樣品存放時不好擺放，樣品室凌亂不規范，見圖3。另據測算，完成一只樣品的卷壓成型，平均約需1分鐘，耗時較長。

1.4棉花驗余樣品儲存現狀

對于驗余棉花樣品，實驗室通常采用圖1方式手工塞裝并縫口后直接儲存（見圖4）。從圖4來看，由于人工塞裝的樣品袋凹凸不平、形狀不一，不但影響實驗室美觀、形象，而且不便于堆存碼放。另外，由于棉花屬于易燃品，松散存放時隱患更大。

2棉花檢驗配套裝置的研究與應用

2.1環保型分級裝置可有效凈化實驗室環境

針對棉花檢驗分級室粉塵嚴重超標，影響檢驗人員身體健康，研發了棉花分級環保型裝置（見圖5）。該裝置利用通風除塵原理，將通風除塵系統設計為桌底出風，氣流沿分級臺邊緣上行，通過桌面網格回到桌內的自循環氣流方式，其氣流方向將使待檢棉花樣品中散發出的飛毛、粉塵等危害物在漂浮到檢驗員呼吸帶之前被抽走。研究表明，棉花分級環保型裝置的應用，可以將實驗室粉塵濃度控制在0.8～1.0 mg/m³范圍內，低于國家標準1 mg/m³，從而保障檢驗員身體健康。另外，整個通風凈化循環系統全部位于分級臺面下的柜體內，這樣可以保證整個系統不外露，避免了風管、風機外露引起的實驗室視覺上的凌亂，不美觀。

2.2樣品袋撐架可大大提高工作效率

為了改進圖l所示落后的棉花樣品塞裝方式，研發了棉花樣品袋撐架（見圖6）。使用樣品袋撐架，可以單人操作，不需要兩人配合完成，大大提高工作效率。同時也無需將樣品袋口端夾在工作臺抽屜上，避免對工作臺及工作人員手指造成損害。該樣品袋撐架結構簡單，穩固性好，便于操作，可適用于棉花、羊毛、羊絨、化纖等所有松散樣品的塞裝。據統計，按圖1所示塞裝一袋大小相同的棉花樣品平均需要約10分鐘，使用該裝置后，平均每袋約2～3分鐘，可有效地提高工作效率。

2.3卷壓成型裝置可有效規范棉花樣品室管理

為了改進圖2所示落后的棉花卷樣方式，研發了棉花保留樣品卷壓成型裝置（見圖7）。

棉花保留樣品卷壓成型裝置主要包括電動機、蝸輪蝸桿減速機、驅動軸、搖桿機構、卷樣軸、導軌、帆布帶、料斗等部件等。該裝置模擬人工卷制樣品過程，由安裝在底座上的電動機經過蝸輪蝸桿減速機降速，然后通過鏈傳動實現二級降速，由驅動軸帶動搖桿機構驅使卷樣軸在導軌上做往復運動，卷樣軸拉動工作臺上的帆布帶，使放置在帆布帶上的棉花樣品滾動并形成棉卷。在卷制過程中，可以將棉花卷入放置在帆布袋上的牛皮紙內，最終通過牛皮紙上的預留膠水將牛皮紙粘合封閉。該裝置結構簡單、原理成熟、構件少、方便維修、純機械運動、速度適中、平穩可靠，腳輪采用平底旋轉式和平底固定式相結合的方式，增加了穩定性，移動式轉向靈活，整機結構科學、合理，方便安裝。

使用棉花樣品卷壓成型裝置卷壓樣品后，樣品室規范整潔，整齊規范的棉花樣品室在國內外首屈一指，得到業內外專家的一直好評（參見圖8）。

2.4壓縮成包裝置可規范驗余樣品管理

棉花樣品壓縮成包裝置采用液壓傳動，主要由前后下箱門、左右箱板、前后上箱門、橫梁、主壓裝置、液壓系統等組成。其中主壓裝置由油缸、壓頭、導向桿等組成，油缸以M12X150螺栓組件安裝在橫梁上，壓頭通過連接套與油缸連接，導向桿與壓頭連接并穿入橫梁中的導向輪中。液壓系統由液壓泵站、手動換向閥及連接板、節流閥、液壓膠管及鋼管、管接頭等組成（參見圖9）。

壓縮成包裝置工作時，首先啟動單向電機，電機帶動液壓泵工作，液壓泵輸出的液壓油經手動換向閥流回油箱，液壓泵泄荷。向前或向后扳動手動換向閥的手柄，可以使液壓泵輸出的壓力油進入油缸，使油缸向下壓縮物料或向上運動回程，系統的壓力由溢流閥調定，油缸的運動速度由單向節流閥調節。

該裝置在滿足壓縮成包的同時，也考慮了設備的高度和重量，非常適合樓房內的實驗室。該裝置可以將松散的棉花樣品壓縮成具有一定規格、密度、形狀的小型棉包，便于碼放、儲存保管（見圖10）。相比圖4的碼放方式，圖10明顯可充分節約實驗室空間，規范樣品室的安全管理。

3結論

3.1棉花分級環保型裝置的應用，可以將棉花檢驗中產生的絕大多數短絨、粉塵在飛揚到人體頭部或呼吸帶之前，被負壓氣流吸走，有效地降低了分級室粉塵濃度、凈化了分級室環境。

3.2樣品袋撐架結構簡單，穩固性好，便于操作，可大大提高工作效率。

3.3卷壓成型裝置的應用，可替代手工卷樣，實現卷樣工作機械化，有效地提升樣品室的檔次，規范實驗室管理。

3.4壓縮成包裝置的應用，可有效地節省實驗室空間，降低實驗室安全隱患，有利于實驗室安全規范管理、提高工作效率。

3.5上述配套設施的研究及應用，對于規范棉花檢驗實驗室管理工作、降低實驗室安全隱患、保障檢驗人員身體健康、有效地提高工作效率將起到積極的推動作用。