關(guān)于皮棉異性纖維量化考核方法的探討

■胡斌

〔北京中棉機(jī)械成套設(shè)備有限公司，北京100089〕

關(guān)于皮棉異性纖維量化考核方法的探討

■胡斌

〔北京中棉機(jī)械成套設(shè)備有限公司，北京100089〕

本文從國(guó)家棉花標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(jù)實(shí)際異性纖維構(gòu)成、危害程度分析，探討科學(xué)有效的量化考核辦法。絲狀細(xì)微異性纖維重量很輕、數(shù)量較多，后續(xù)工藝很難清除，對(duì)棉紗、棉布及棉制品危害程度極大，在考核重量含量的同時(shí)，如能再按所含數(shù)量（根數(shù)、顆粒個(gè)數(shù)等）的多少的方法來(lái)輔助考核，則更能科學(xué)的反映皮棉異性纖維的危害程度。

皮棉異性纖維；量化指標(biāo)；考核方法

異性纖維是在籽棉采摘或加工過(guò)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(jī)器剔除不是解決異性纖維問(wèn)題的治本之法，解決異性纖維問(wèn)題必須制定科學(xué)實(shí)用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)方法和嚴(yán)格的管理制度。因此，筆者擬從國(guó)家棉花標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)異性纖維的檢驗(yàn)方法、考核指標(biāo)方面入手，結(jié)合實(shí)際工作中對(duì)異性纖維的研究，探尋更完善、更科學(xué)的檢驗(yàn)和考核辦法，以期能供行業(yè)管理部門(mén)在制定及修訂相關(guān)政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參考。

1 標(biāo)準(zhǔn)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(xì)絨棉》中對(duì)異性纖維的考核規(guī)定

表1 成包皮棉異性纖維含量分檔及代號(hào)

其他具體規(guī)定如下：

“5.3.1 生產(chǎn)加工過(guò)程中按批檢驗(yàn)抽樣方法（詳見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)）

5.3.2 生產(chǎn)加工過(guò)程中逐包檢驗(yàn)抽樣方法（詳見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)）

6.1.4 異性纖維含量檢驗(yàn)（詳見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)）”。

1.2 人工很難完成的檢驗(yàn)工作量

目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)異性纖維這種考核辦法，理論上講非常嚴(yán)格而且又有量化分檔，實(shí)質(zhì)上不容易實(shí)現(xiàn)，從挑揀方法和挑揀量上看基本不便于操作。如果一個(gè)中型軋花廠，每天分3班工作，每個(gè)班次生產(chǎn)皮棉150包，則需要挑揀棉樣90 kg。作為棉花加工企業(yè)幾乎不可能有這樣的廠每日安排大量檢驗(yàn)人員晝夜堅(jiān)持如此繁重的檢驗(yàn)工作。

1.3 量化指標(biāo)及分檔標(biāo)準(zhǔn)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(jì)量單位，僅在百萬(wàn)分之幾，因?yàn)樗鼈儐蝹€(gè)的重量特別輕，而數(shù)量也很少，所以單純的按重量考核不能真實(shí)反映異性纖維的危害程度，難以滿(mǎn)足棉紡企業(yè)生產(chǎn)的要求。

每噸要求達(dá)到的異性纖維含量指標(biāo)克數(shù)太小、檔次范圍過(guò)窄，實(shí)際很難達(dá)到。結(jié)果有些企業(yè)不堅(jiān)持班班檢測(cè)，即使檢測(cè)到了也不會(huì)如實(shí)填寫(xiě)結(jié)果，出廠的棉包嘜頭幾乎都刷成“N”。筆者認(rèn)為，作為一個(gè)國(guó)家級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，面對(duì)的應(yīng)該是絕大多數(shù)企業(yè)，而且是經(jīng)過(guò)努力能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)，如果很難實(shí)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)幾乎就沒(méi)有意義了。

例如：如果某棉花加工企業(yè)某個(gè)班次生產(chǎn)皮棉100包，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)該挑揀棉樣20 kg，當(dāng)挑揀的結(jié)果為4.9 mg時(shí)，折每噸皮棉異性纖維含量0.245 g，應(yīng)符合每噸皮棉異性纖維含量0.10~0.39 g這個(gè)重量范圍，程度屬于低，代碼為L(zhǎng)。不過(guò)，我們仔細(xì)分析一下，1根白色丙綸絲，規(guī)格為0.025 mm×2.5 mm×130 mm，其重量為4.93 mg，當(dāng)發(fā)現(xiàn)2根時(shí)就達(dá)到0.49 g/t，程度屬于中，3根時(shí)就達(dá)到0.735 g/t，已接近高了。實(shí)際上在目前條件下，如果對(duì)20 kg皮棉仔細(xì)挑揀，與丙綸絲相類(lèi)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(yè)將購(gòu)入的皮棉全部經(jīng)過(guò)大量人工仔細(xì)挑揀和機(jī)器檢測(cè)剔除的原因所在。

筆者認(rèn)為，基于頭發(fā)、丙綸絲、羽毛、游離化學(xué)纖維等細(xì)微異性纖維根數(shù)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(duì)異性纖維應(yīng)考慮實(shí)行按根數(shù)考核的辦法，制定合理的數(shù)量級(jí)別分檔。筆者依據(jù)實(shí)際含量情況給出了表2僅供參考。

表2 異性纖維根數(shù)范圍及分檔級(jí)別

2 皮棉異性纖維的構(gòu)成比例分析

通過(guò)對(duì)棉花加工企業(yè)、棉紡企業(yè)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，皮棉異性纖維的構(gòu)成有一定的比例關(guān)系，主要從重量比例關(guān)系和數(shù)量（顆數(shù)）比例關(guān)系進(jìn)行分析，詳見(jiàn)表3。

表3 皮棉異性纖維構(gòu)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(lèi)、繩索類(lèi)、塑料膜類(lèi)；數(shù)量比例較大的是人畜毛發(fā)類(lèi)、丙綸絲類(lèi)、有色線(xiàn)類(lèi)、塑料膜類(lèi)。總的趨勢(shì)看，單個(gè)重量、面積、密度較大的異性纖維所含的數(shù)量較少，而單個(gè)重量、面積、密度較小的異性纖維所含的數(shù)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(guān)系，那些數(shù)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(jiàn)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(duì)不同的難度級(jí)別，應(yīng)該采取不同的挑揀措施，甚至可借助特殊的工具或機(jī)器來(lái)完成挑揀。

4 異性纖維危害程度分析

重量指標(biāo)固然重要，但是異性纖維分散的程度更是直接關(guān)系到將來(lái)對(duì)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(fā)，規(guī)格為：φ0.08mm ×50 mm，其重量為0.4 mg，相當(dāng)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(hào)為M。如果發(fā)現(xiàn)1塊布條子，規(guī)格為：0.5 mm×25 mm ×90 mm，其重量為484.65 mg，相當(dāng)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(hào)為H。

但我們從頭發(fā)和布條所出現(xiàn)的概率分析，據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)顯示，一個(gè)人正常新陳代謝，每天可脫落頭發(fā)50~100根，其他家畜及寵物毛發(fā)脫落數(shù)量更多。在實(shí)際生活中我們也會(huì)體會(huì)到，隨便有點(diǎn)灰塵中必有毛發(fā)，我們?cè)诿藁庸て髽I(yè)調(diào)查時(shí)也發(fā)現(xiàn)，1 kg皮棉中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有一根甚至幾根毛發(fā)。有些小型棉花加工企業(yè)的籽棉中甚至隨便抓一把就肯定含有至少一根頭發(fā)，我們注意到布條雖然很重卻很少能被發(fā)現(xiàn)，即頭發(fā)出現(xiàn)的概率要比布條高幾十倍甚至幾百倍。這樣看來(lái)，雖然重量相同，但一噸皮棉中很可能含有頭發(fā)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(gè)重量面積分析表”看，1塊布條重量相當(dāng)于1根頭發(fā)的1 182倍，清除1塊乃至10塊布條無(wú)論是靠人工還是用機(jī)器都很容易，但清除幾百甚至上千根的頭發(fā)極難。

從目前棉紡企業(yè)清梳聯(lián)工藝看，無(wú)論是人工挑揀還是機(jī)器清理、檢測(cè)，大型布條不會(huì)輕易放過(guò)去的，而頭發(fā)則不然，人工、機(jī)器清理、檢測(cè)都極其困難，即使是目前的圖像處理技術(shù)，采用4096分辨率的彩色CCD也很難在大量、快速運(yùn)行的棉流中識(shí)別頭發(fā)，識(shí)別率很低。雖然頭發(fā)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(shù)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他異性纖維。其他一些異性纖維如：分裂后細(xì)小的丙綸絲、塑料膜殘片、染色線(xiàn)、破碎的麻繩纖維、化學(xué)纖維等，他們的重量都很小，數(shù)量也很多，后續(xù)工藝清理起來(lái)特別困難，最終的危害就是造成棉紗、棉布上的疵點(diǎn)增多、影響染色。下面我們對(duì)單個(gè)異性纖維重量、面積進(jìn)行分類(lèi)分析，如表5。

表5 異性纖維種類(lèi)單個(gè)重量面積分析表

首先，從重量上分析：?jiǎn)蝹€(gè)重量很大的異性纖維一般出現(xiàn)的次數(shù)都很少，單個(gè)重量很小的異性纖維一般出現(xiàn)的次數(shù)都很高。原因很簡(jiǎn)單，頭發(fā)太容易混入了，數(shù)量自然多，白色丙綸絲與棉花顏色非常接近，人工挑揀時(shí)也很難發(fā)現(xiàn)，這些出現(xiàn)的概率較高的異性纖維，要么特別細(xì)小、要么顏色與棉花接近，人眼很難發(fā)現(xiàn)，機(jī)器挑揀也非常困難。

其次，從面積上分析，單個(gè)面積越大的異性纖維目標(biāo)越大，越容易暴露在棉花表面，很容易被發(fā)現(xiàn)或被機(jī)器清除，反之，單個(gè)面積越小的越容易被棉花包裹，難以發(fā)現(xiàn)和清除。

5 應(yīng)該科學(xué)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(gè)生產(chǎn)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(guò)大，手工挑揀是難以實(shí)現(xiàn)的，在沒(méi)有機(jī)器檢測(cè)的情況下也只好如此。這樣比較具有可操作性，如能夠堅(jiān)持班班扦樣挑揀，就能保證如實(shí)填報(bào)。據(jù)調(diào)查，那些白色或淺色與皮棉顏色很接近的細(xì)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(shí)配備一盞紫外線(xiàn)燈，效果十分明顯。

5.2 檢測(cè)機(jī)器在線(xiàn)取樣實(shí)時(shí)挑揀或離線(xiàn)檢測(cè)

盡管人工挑揀的精確程度勝過(guò)目前所有檢測(cè)儀器，但人有主觀隨意性，眼睛容易疲勞，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，僅適于少量挑揀，而為了提高異性纖維檢測(cè)的代表性，應(yīng)該從目前的幾公斤提高到近百公斤才更具實(shí)際意義。未來(lái)的發(fā)展，機(jī)器檢測(cè)必然取代人工挑揀，在軋花生產(chǎn)線(xiàn)上配備異性纖維檢測(cè)機(jī)，隨時(shí)從皮棉管道中自動(dòng)吸取棉樣進(jìn)行檢測(cè)，機(jī)器自動(dòng)剔除含有部分棉花的異性纖維并顯示計(jì)量結(jié)果，如果有必要還可以將本機(jī)剔除出來(lái)的含有部分棉花的異性纖維挑揀出來(lái)對(duì)照或通過(guò)天平計(jì)量重量計(jì)算異性纖維含量。這才能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中要求的取樣量，而且客觀、公正、代表性強(qiáng)。如果對(duì)成包后的皮棉進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)使用離線(xiàn)檢測(cè)機(jī)，則可以在1小時(shí)內(nèi)檢測(cè)完85 kg的棉包，實(shí)現(xiàn)大量、快速檢測(cè)，檢測(cè)機(jī)不會(huì)損傷棉纖維和異性纖維，為了防止首次檢測(cè)有遺漏也可以對(duì)同一棉樣進(jìn)行二次檢測(cè)。據(jù)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一次檢測(cè)的皮棉，異性纖維檢出率達(dá)到85%以上，經(jīng)過(guò)二次檢測(cè)的達(dá)到95%左右。

6 檢測(cè)設(shè)備及計(jì)量方法簡(jiǎn)介

6.1 皮棉異性纖維檢測(cè)機(jī)基本原理

皮棉加工工藝中松散的皮棉經(jīng)本系統(tǒng)自帶的吸棉風(fēng)機(jī)負(fù)壓輸送到檢測(cè)通道，檢測(cè)通道的一側(cè)為彩色和黑白攝像機(jī)，檢測(cè)通道的兩側(cè)均有日光光源和紫外線(xiàn)光源，攝像機(jī)采集到的動(dòng)態(tài)棉流圖象通過(guò)圖像采集卡進(jìn)行信息處理后傳送到DSP卡進(jìn)行識(shí)別、運(yùn)算，當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)為異性纖維時(shí)發(fā)出指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按系統(tǒng)設(shè)定的滯后時(shí)間開(kāi)啟電磁高壓氣動(dòng)閥門(mén)，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(xù)前進(jìn)經(jīng)過(guò)吸棉風(fēng)機(jī)輸送到集棉箱或工廠集棉管道中。如果是對(duì)已成包皮棉進(jìn)行抽樣檢測(cè)，為了使異性纖維充分暴露在棉花表層，進(jìn)入檢測(cè)通道前需要經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)配備的皮棉開(kāi)松機(jī)進(jìn)行預(yù)處理。

6.2 檢測(cè)計(jì)量方法

前述的皮棉異性纖維檢測(cè)機(jī)其計(jì)量方法有兩種，一是實(shí)物計(jì)量；二是個(gè)數(shù)計(jì)量。

實(shí)物計(jì)量是對(duì)排雜箱中的真實(shí)異性纖維進(jìn)行手工清理后通過(guò)天平計(jì)量重量，再根據(jù)所檢測(cè)的皮棉樣本重量計(jì)算每噸皮棉異性纖維含量。這是一種真實(shí)準(zhǔn)確的計(jì)量方法，也是本機(jī)主要計(jì)量方法，可以將檢測(cè)結(jié)果同國(guó)家棉花標(biāo)準(zhǔn)中的 “成包皮棉異性纖維含量分檔及代號(hào)表”進(jìn)行對(duì)照。

基本原理：根據(jù)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(jìn)行確認(rèn)。

個(gè)數(shù)計(jì)量是本機(jī)檢測(cè)界面上現(xiàn)實(shí)的：檢測(cè)時(shí)間、過(guò)棉重量、彩色異纖個(gè)數(shù)、黑白異纖個(gè)數(shù)、異纖總數(shù)、每噸皮棉異纖含量（個(gè)數(shù)），參照筆者設(shè)定的“異性纖維根數(shù)范圍及分檔級(jí)別”即表1進(jìn)行對(duì)照。這是本機(jī)輔助計(jì)量方法，是對(duì)重量考核方法的補(bǔ)充，側(cè)重反映異纖的分散程度和危害程度。

基本原理：當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別為異性纖維時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（噴閥）就噴出一次高壓氣流，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄已經(jīng)噴的次數(shù)，但實(shí)際上由于棉花中有一些雜質(zhì)、變色棉等偽異纖，即使檢測(cè)沒(méi)有異性纖維的“干凈”皮棉，實(shí)際噴的次數(shù)肯定大于真實(shí)異性纖維的個(gè)數(shù)，為了盡可能接近真實(shí)個(gè)數(shù)，檢測(cè)程序預(yù)先對(duì)皮棉樣本進(jìn)行3分鐘模擬預(yù)檢（只顯示次數(shù)，不實(shí)際排除），系統(tǒng)根據(jù)預(yù)檢結(jié)果找到我們預(yù)先經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)取得的 “典型次數(shù)”對(duì)應(yīng)值，計(jì)算時(shí)將實(shí)際次數(shù)減去典型次數(shù)所得的差再除以識(shí)別精度，可以初步取得異纖的個(gè)數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，皮棉樣本的一致性越好，系統(tǒng)運(yùn)行越穩(wěn)定，這種計(jì)數(shù)結(jié)果越接近真實(shí)個(gè)數(shù)。

7 結(jié)論

檢測(cè)皮棉中異性纖維的取樣方法、取樣量、挑揀方法應(yīng)該具有較強(qiáng)的可操作性、實(shí)用性，根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況制定手工和機(jī)檢兩套標(biāo)準(zhǔn)；量化考核指標(biāo)及分檔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該考慮棉花加工企業(yè)和棉紡企業(yè)現(xiàn)狀，既要維護(hù)雙方各自的利益又要最終實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。以異性纖維個(gè)數(shù)計(jì)量考核辦法，制定科學(xué)合理的分檔范圍，盡快解決異性纖維問(wèn)題，是我們完善和推進(jìn)棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制改革的必要途徑。

“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目：多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施研制。

課題名稱(chēng)：棉花加工成套技術(shù)裝備研究與開(kāi)發(fā)。

課題編號(hào)：2006BAD11A14。