■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題的治本之法，解決異性纖維問題必須制定科學(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)加工過程中按批檢驗(yàn)抽樣方法（詳見標(biāo)準(zhǔn)）

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

6.1.4 異性纖維含量檢驗(yàn)（詳見標(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，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)將購入的皮棉全部經(jīng)過大量人工仔細(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、繩索類、塑料膜類；數(shù)量比例較大的是人畜毛發(fā)類、丙綸絲類、有色線類、塑料膜類。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，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、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)行分類分析，如表5。

表5 異性纖維種類單個(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，但扦樣量過大，手工挑揀是難以實(shí)現(xiàn)的，在沒有機(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)配備一盞紫外線燈，效果十分明顯。

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

盡管人工挑揀的精確程度勝過目前所有檢測(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)剔除出來的含有部分棉花的異性纖維挑揀出來對(duì)照或通過天平計(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)過一次檢測(cè)的皮棉，異性纖維檢出率達(dá)到85%以上，經(jīng)過二次檢測(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光源，攝像機(jī)采集到的動(dòng)態(tài)棉流圖象通過圖像采集卡進(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)間開啟電磁高壓氣動(dòng)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(xù)前進(jìn)經(jīng)過吸棉風(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)過本系統(tǒng)配備的皮棉開松機(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：棉花加工成套技術(shù)裝備研究與開發(fā)。

課題編號(hào)：2006BAD11A14。