史祥斌，劉曉丹，劉 洋，楊艷菲

(1.河南工業(yè)技師學(xué)院，河南 鄭州 450007；2.河南省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，河南 鄭州 450008；3.中原工學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007)

1 異性纖維檢測概述

根據(jù)GB/T 1103—2007《棉花細(xì)絨棉》，異性纖維定義為：混入棉花中的非棉纖維和非本色棉纖維，如化學(xué)纖維、毛發(fā)、絲、麻、塑料膜、塑料繩、染色線(繩、布塊)等[1]。棉花在采摘、晾曬、運(yùn)輸、加工等過程中可能混入各種異性纖維。由于某些異性纖維和棉纖維顏色接近，混在棉花或棉紗中難以發(fā)現(xiàn)，但經(jīng)印染后，異性纖維和棉纖維的顏色會出現(xiàn)差別，導(dǎo)致布面出現(xiàn)明顯的印染疵點(diǎn)，嚴(yán)重影響成品質(zhì)量。

對于棉花的分等分級，我國GB/T 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細(xì)絨棉》對各等級棉花中異性纖維的含量已有詳細(xì)規(guī)定[2]，對于棉花的品質(zhì)評定起到重要作用。然而棉紗的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)中仍缺乏對異性纖維含量的規(guī)定[3]，導(dǎo)致棉紗的分等分級存在缺陷；生產(chǎn)環(huán)節(jié)也無科學(xué)的檢測方法和表征指標(biāo)，從而使得目前行業(yè)內(nèi)棉紗的異性纖維檢驗(yàn)處于混亂狀態(tài)。隨著2017年棉紗期貨上市，棉紗產(chǎn)品的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)亟待完善，必須盡快制定棉紗異性纖維檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定生產(chǎn)企業(yè)易于操作的、統(tǒng)一的棉紗異性纖維檢測方法和技術(shù)指標(biāo)，使國內(nèi)棉紗質(zhì)量監(jiān)控有據(jù)可依。

目前常用的棉紗異性纖維含量檢測方法有兩種：電子清紗器法和織布法。電子清紗器法一般測試十萬米長紗線上存在的異性纖維根數(shù)。該種方法方便快捷，一定程度上可以代替人工識別，減輕人力負(fù)擔(dān)[3]。但由于異性纖維在棉紗上的分布具有偶發(fā)性，采用電子清紗器檢測時(shí)，十萬米紗疵的檢驗(yàn)結(jié)果并不具有代表性[4]。目前企業(yè)實(shí)際采用較多的是織布法，即將棉紗織成織物小樣，由專業(yè)人員在驗(yàn)布機(jī)上通過目測進(jìn)行異性纖維檢測計(jì)數(shù)。采用織布法檢測，異性纖維特征更易于呈現(xiàn)于布面之上，更能反映終端產(chǎn)品的特性。因此采用織布法作為棉紗的異性纖維檢測方法對于企業(yè)而言更為現(xiàn)實(shí)有效。

本研究旨在建立棉紗異性纖維的檢測標(biāo)準(zhǔn)，確定生產(chǎn)企業(yè)易于操作的檢測方法，并對檢測結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定，以明確檢測技術(shù)參數(shù)的有效性以及該檢測方法的合理性。

2 棉紗異性纖維檢測方法

本研究中棉紗異性纖維檢驗(yàn)流程主要包含四個(gè)步驟。首先進(jìn)行棉紗抽樣，采集棉紗檢測樣本。每批棉紗選取3包，然后從每包均勻選取，總數(shù)不少于32個(gè)筒子紗(偶數(shù))。本研究中用于異性纖維檢驗(yàn)的棉紗共包含15個(gè)有效樣本。

然后將棉紗樣本加工成坯布布樣。為簡化織布加工流程，采用針織圓機(jī)進(jìn)行小樣織造，機(jī)號為26N，織物組織選擇緯平組織。布樣標(biāo)定重量參考目前多數(shù)針織企業(yè)的常用檢測重量(15 kg～25 kg)。為保證異纖檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的代表性，并盡可能降低試驗(yàn)的樣本數(shù)量，確定坯布樣本標(biāo)定重量為20 kg。實(shí)際織造時(shí)，坯布小樣重量不得小于20 kg。

將每個(gè)品種棉紗的坯布試樣在驗(yàn)布機(jī)上進(jìn)行單面異纖個(gè)數(shù)檢測。驗(yàn)布速度不高于5 m/min，兩名檢驗(yàn)人員對布面進(jìn)行目光檢驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)疵點(diǎn)停機(jī)，對疵點(diǎn)性質(zhì)進(jìn)行辨認(rèn)并統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)。對同一批次棉紗15個(gè)樣本采用上述針織工藝和異性纖維檢測方法，進(jìn)行重復(fù)性檢驗(yàn)。

3 檢測結(jié)果與分析

3.1 檢測結(jié)果

由于各坯布試樣存在不同程度的重量誤差，當(dāng)布樣質(zhì)量大于20 kg時(shí)折算成20 kg布樣的異性纖維含量，折算方法如式(1)所示。本研究坯布試樣采用單面檢測，雙面折算。因此，折合成雙面異性纖維含量如式(2)所示。所得異性纖維含量檢測結(jié)果如表1所示。

有害異性纖維含量(個(gè)/20kg)=

式(1)

雙面折合20kg異性纖維數(shù)(個(gè)/20kg)=有害異性纖維含量(處/20kg)×2

式(2)

3.2 不確定度評定方法

由于測量誤差的存在，為驗(yàn)證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性，需對以上織物異性纖維含量測定結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定。不確定度是一個(gè)表示被測量值分散性的參數(shù), 是對真值存在范圍的估計(jì)和推斷。它反映測量結(jié)果可信程度的高低，是對測量結(jié)果的分散性、準(zhǔn)確性和可靠程度的評價(jià)[5]。具體表示為與一定置信概率相聯(lián)系的誤差分布。不確定度越小，說明測量結(jié)果可信度越高。

誤差來源不同，對結(jié)果的影響也不同。其影響可以分為A、B兩類： A類不確定度是使結(jié)果分散開；而B類不確定度是使結(jié)果恒定地向某一方偏移[6]。

3.2.1A類不確定度

A 類不確定度的數(shù)據(jù)來源是重復(fù)性試驗(yàn)的觀測列，即在復(fù)現(xiàn)性條件下得出的檢測結(jié)果。其檢測結(jié)果是分散的，因此可以用統(tǒng)計(jì)的方法評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度。在重復(fù)性條件下所得的測量值的不確定度，通常比用其他評定方法所得到的不確定度更為客觀, 并具有統(tǒng)計(jì)學(xué)的嚴(yán)格性，但要求有充分的重復(fù)次數(shù)，而且要求測量程序中的重復(fù)觀測值應(yīng)相互獨(dú)立。本研究檢驗(yàn)樣本為15個(gè)，重復(fù)性次數(shù)較多，且檢測結(jié)果相互獨(dú)立，屬于A 類不確定度的評定范圍。

表1坯布有害異性纖維﹙布面﹚含量

序號重量(kg)單面檢驗(yàn)異性纖維數(shù)(個(gè))雙面折合20kg異性纖維數(shù)(個(gè))色紗毛發(fā)高聚物總數(shù)色紗毛發(fā)高聚物總數(shù)125．3442106．276．273．1615．70225．27401111．116．34017．46325．312401618．976．32025．29425．4560117．879．45017．32523．0630910．436．96017．39625．3551117．917．911．5817．40725．37401111．076．32017．39825．27401111．116．35017．46925．39401314．236．32020．551025．3570127．9111．07018．981125．37401111．076．32017．391225．211401517．466．35023．811325．410201215．753．15018．901425．37501211．077．91018．981525．27411211．116．351．5919．05

首先針對20 kg坯布異性纖維個(gè)數(shù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差的方法通常有貝賽爾法、最大殘差法和極差法等。當(dāng)檢測樣本數(shù)≥8時(shí)，采用貝賽爾公式法準(zhǔn)確度較高[7]，計(jì)算公式如式(3)、式(4)所示。然后根據(jù)式(5)計(jì)算樣本的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

式(3)

式(4)

式(5)

其中：n—測量次數(shù)；

v—自由度，等于n-1；

xi—第i次測量值；

S—單次測量標(biāo)準(zhǔn)差；

μ—標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

t-t分布在置信區(qū)間為95%時(shí)，對應(yīng)的自由度見表2所示。

表295%置信區(qū)間所對應(yīng)的自由度v

自由度12345678910P95%12．714．303．182．782．572．452．362．312．262．23

根據(jù)15個(gè)樣本的異性纖維個(gè)數(shù)檢測值(見表1),計(jì)算可得：

標(biāo)準(zhǔn)偏差S=2.59

標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ=0.67

A類不確定度μA=μ/S=0.04

3.2.2B類不確定度

B類不確定度是基于以前的觀測數(shù)據(jù)、對測量儀器特性的了解和經(jīng)驗(yàn)、校準(zhǔn)證書、檢定證書等提供的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確度的等別或級別等信息來源得出的估計(jì)方差。由于本研究中所采用的檢測方法只涉及磅秤對重量測定的影響，因此B類不確定度可忽略不計(jì)。

3.2.3相對合成不確定度

由于測得值的不確定度來源不止一個(gè)，所以要合成其不確定度。計(jì)算方法如式(6)所示。由于本研究中B類不確定度可忽略不計(jì)，因此合成不確定度直接等于A類不確定度。

式(6)

μC=μA= 0.04

3.2.4擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度是確定測量結(jié)果區(qū)間的量,是由相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μc與包含因子k的乘積得到，多數(shù)情況下可取k=2。

棉紗針織坯布重復(fù)性異性纖維含量測定是通過15組數(shù)據(jù)來計(jì)算的，擴(kuò)展不確定度U的確定見式(7)。

U= 2μc

式(7)

U=0.04×2=0.08

3.2.5不確定度的表示

針對15個(gè)坯布樣本的異性纖維檢測個(gè)數(shù)(個(gè)/20 kg)，對其進(jìn)行不確定度評定，由以上分析可確定，在95%的置信區(qū)間內(nèi)棉紗異性纖維個(gè)數(shù)最終結(jié)果為：

即在95%的置信水平下，棉紗樣本中異性纖維個(gè)數(shù)為17.36個(gè)～20.38個(gè)。當(dāng)棉紗樣本中異性纖維檢測值結(jié)果在此范圍內(nèi)時(shí)，都可認(rèn)為其檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

4 結(jié)語

為建立科學(xué)合理的棉紗異性纖維檢測標(biāo)準(zhǔn)，本研究采用織布法人工檢測對15個(gè)棉紗樣本進(jìn)行異性纖維數(shù)量統(tǒng)計(jì)，并針對其檢測結(jié)果進(jìn)行不確定度評定，對檢測結(jié)果的可靠性進(jìn)行了定量分析和評價(jià)。研究結(jié)果表明：以上檢測方法便捷有效，適宜于生產(chǎn)企業(yè)操作。該檢測方法合理可行，其檢測結(jié)果在95%的置信水平下，該批棉紗樣本中異性纖維個(gè)數(shù)為(18.87±1.51)個(gè)。以上研究為棉紗異性纖維檢測標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了理論指導(dǎo)。

[1] GB/T 1103—2007棉花細(xì)絨棉[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2] GB/T 1103.1—2012棉花 第1部分：鋸齒加工細(xì)絨棉[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[3] 宋均燕，王芳，王春娥. 棉紡織中異纖清除方法、檢測及表征[J].國際紡織導(dǎo)報(bào),2013,41(7):50—54.

[4] 陳振,邢明杰.棉花異性纖維檢測方法研究進(jìn)展[J].棉紡織技術(shù),2016,44(9):77—81.

[5] JJF 1059—1999測量不確定度評定與標(biāo)示[S].北京:中國質(zhì)檢出版社：1999.

[6] 張鳳偉，劉鎮(zhèn)瑜，霍爍爍，等.不確定度評定方法在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].無線電工程,2014,44(1):75—77.

[7] 羅適之.標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的比較[J].計(jì)量技術(shù),1992,(12):35—37.