关于皮棉异性纤维量化考核方法的探讨

■胡斌

〔北京中棉机械成套设备有限公司，北京100089〕

关于皮棉异性纤维量化考核方法的探讨

■胡斌

〔北京中棉机械成套设备有限公司，北京100089〕

本文从国家棉花标准规定皮棉异性纤维按手工取样挑拣，按重量分档量化考核入手，根据实际异性纤维构成、危害程度分析，探讨科学有效的量化考核办法。丝状细微异性纤维重量很轻、数量较多，后续工艺很难清除，对棉纱、棉布及棉制品危害程度极大，在考核重量含量的同时，如能再按所含数量（根数、颗粒个数等）的多少的方法来辅助考核，则更能科学的反映皮棉异性纤维的危害程度。

皮棉异性纤维；量化指标；考核方法

异性纤维是在籽棉采摘或加工过程中由于管理不善或使用的包装材料不良致使后期人为混入的，单纯的依靠人力挑拣或机器剔除不是解决异性纤维问题的治本之法，解决异性纤维问题必须制定科学实用的检测标准、检测方法和严格的管理制度。因此，笔者拟从国家棉花标准中对异性纤维的检验方法、考核指标方面入手，结合实际工作中对异性纤维的研究，探寻更完善、更科学的检验和考核办法，以期能供行业管理部门在制定及修订相关政策、法规、标准时参考。

1 标准中取样量的难度和按重量考核的不完善性

1.1 在GB 1103-2007《棉花 细绒棉》中对异性纤维的考核规定

表1 成包皮棉异性纤维含量分档及代号

其他具体规定如下：

“5.3.1 生产加工过程中按批检验抽样方法（详见标准）

5.3.2 生产加工过程中逐包检验抽样方法（详见标准）

6.1.4 异性纤维含量检验（详见标准）”。

1.2 人工很难完成的检验工作量

目前国家标准中对异性纤维这种考核办法，理论上讲非常严格而且又有量化分档，实质上不容易实现，从挑拣方法和挑拣量上看基本不便于操作。如果一个中型轧花厂，每天分3班工作，每个班次生产皮棉150包，则需要挑拣棉样90 kg。作为棉花加工企业几乎不可能有这样的厂每日安排大量检验人员昼夜坚持如此繁重的检验工作。

1.3 量化指标及分档标准需要商榷

皮棉中异性纤维的总体含量非常稀少，不像皮棉含杂那样多，含杂率一般为皮棉重量的2.5%左右，而异性纤维含量如果化成相同计量单位，仅在百万分之几，因为它们单个的重量特别轻，而数量也很少，所以单纯的按重量考核不能真实反映异性纤维的危害程度，难以满足棉纺企业生产的要求。

每吨要求达到的异性纤维含量指标克数太小、档次范围过窄，实际很难达到。结果有些企业不坚持班班检测，即使检测到了也不会如实填写结果，出厂的棉包唛头几乎都刷成“N”。笔者认为，作为一个国家级的标准，面对的应该是绝大多数企业，而且是经过努力能够实现的目标，如果很难实现，标准几乎就没有意义了。

例如：如果某棉花加工企业某个班次生产皮棉100包，按国家标准规定应该挑拣棉样20 kg，当挑拣的结果为4.9 mg时，折每吨皮棉异性纤维含量0.245 g，应符合每吨皮棉异性纤维含量0.10~0.39 g这个重量范围，程度属于低，代码为L。不过，我们仔细分析一下，1根白色丙纶丝，规格为0.025 mm×2.5 mm×130 mm，其重量为4.93 mg，当发现2根时就达到0.49 g/t，程度属于中，3根时就达到0.735 g/t，已接近高了。实际上在目前条件下，如果对20 kg皮棉仔细挑拣，与丙纶丝相类似的异性纤维是很难控制在3根以下的。这也正是棉纺企业将购入的皮棉全部经过大量人工仔细挑拣和机器检测剔除的原因所在。

笔者认为，基于头发、丙纶丝、羽毛、游离化学纤维等细微异性纤维根数多、重量轻、分布广泛、清除难、危害大等特殊性，同等重量的异性纤维由于分散程度不同，其危害差异很大，因此希望对异性纤维应考虑实行按根数考核的办法，制定合理的数量级别分档。笔者依据实际含量情况给出了表2仅供参考。

表2 异性纤维根数范围及分档级别

2 皮棉异性纤维的构成比例分析

通过对棉花加工企业、棉纺企业的调查统计，皮棉异性纤维的构成有一定的比例关系，主要从重量比例关系和数量（颗数）比例关系进行分析，详见表3。

表3 皮棉异性纤维构成比例分析表

从表3可以看出，重量比例较大的主要是布条类、绳索类、塑料膜类；数量比例较大的是人畜毛发类、丙纶丝类、有色线类、塑料膜类。总的趋势看，单个重量、面积、密度较大的异性纤维所含的数量较少，而单个重量、面积、密度较小的异性纤维所含的数量很多。

3 皮棉异性纤维挑拣难度分析

皮棉异性纤维的挑拣难度与其物理特征有直接关系，那些数量多、尺寸小、重量轻、颜色浅淡且接近皮棉本色的丝状异性纤维，挑拣难度很大;那些颜色深、块头大的异性纤维较容易检出。详见表4。

表4 皮棉异性纤维挑拣难度分析

从表4可以看出，针对不同的难度级别，应该采取不同的挑拣措施，甚至可借助特殊的工具或机器来完成挑拣。

4 异性纤维危害程度分析

重量指标固然重要，但是异性纤维分散的程度更是直接关系到将来对棉纱及棉制品的危害程度。例如：在1kg皮棉样本中捡出1根头发，规格为：φ0.08mm ×50 mm，其重量为0.4 mg，相当于每吨皮棉中异性纤维含量为0.4g，可将样本所代表的皮棉定为含量中，代号为M。如果发现1块布条子，规格为：0.5 mm×25 mm ×90 mm，其重量为484.65 mg，相当于每吨皮棉中异性纤维含量为484.65 g，可将样本所代表的皮棉定为含量高，代号为H。

但我们从头发和布条所出现的概率分析，据科学统计显示，一个人正常新陈代谢，每天可脱落头发50~100根，其他家畜及宠物毛发脱落数量更多。在实际生活中我们也会体会到，随便有点灰尘中必有毛发，我们在棉花加工企业调查时也发现，1 kg皮棉中经常会发现有一根甚至几根毛发。有些小型棉花加工企业的籽棉中甚至随便抓一把就肯定含有至少一根头发，我们注意到布条虽然很重却很少能被发现，即头发出现的概率要比布条高几十倍甚至几百倍。这样看来，虽然重量相同，但一吨皮棉中很可能含有头发近千根，而布条仅有几块或十几块。从笔者所做的“异性纤维单个重量面积分析表”看，1块布条重量相当于1根头发的1 182倍，清除1块乃至10块布条无论是靠人工还是用机器都很容易，但清除几百甚至上千根的头发极难。

从目前棉纺企业清梳联工艺看，无论是人工挑拣还是机器清理、检测，大型布条不会轻易放过去的，而头发则不然，人工、机器清理、检测都极其困难，即使是目前的图像处理技术，采用4096分辨率的彩色CCD也很难在大量、快速运行的棉流中识别头发，识别率很低。虽然头发的重量在异性纤维总重量里所占的比例还不足1%，但其根数却远远高于其他异性纤维。其他一些异性纤维如：分裂后细小的丙纶丝、塑料膜残片、染色线、破碎的麻绳纤维、化学纤维等，他们的重量都很小，数量也很多，后续工艺清理起来特别困难，最终的危害就是造成棉纱、棉布上的疵点增多、影响染色。下面我们对单个异性纤维重量、面积进行分类分析，如表5。

表5 异性纤维种类单个重量面积分析表

首先，从重量上分析：单个重量很大的异性纤维一般出现的次数都很少，单个重量很小的异性纤维一般出现的次数都很高。原因很简单，头发太容易混入了，数量自然多，白色丙纶丝与棉花颜色非常接近，人工挑拣时也很难发现，这些出现的概率较高的异性纤维，要么特别细小、要么颜色与棉花接近，人眼很难发现，机器挑拣也非常困难。

其次，从面积上分析，单个面积越大的异性纤维目标越大，越容易暴露在棉花表面，很容易被发现或被机器清除，反之，单个面积越小的越容易被棉花包裹，难以发现和清除。

5 应该科学合理的确定取样挑拣量及挑拣方法

5.1 人工取样挑拣

如果要求每个生产班次只取样1次，重量2 kg，虽然2 kg的样本难以代表几十吨的皮棉主体，但扦样量过大，手工挑拣是难以实现的，在没有机器检测的情况下也只好如此。这样比较具有可操作性，如能够坚持班班扦样挑拣，就能保证如实填报。据调查，那些白色或浅色与皮棉颜色很接近的细微异性纤维，人工挑拣也很困难，而且有些白色丙纶丝等浅色异性纤维本身含有荧光剂，因此建议在手工挑拣时配备一盏紫外线灯，效果十分明显。

5.2 检测机器在线取样实时挑拣或离线检测

尽管人工挑拣的精确程度胜过目前所有检测仪器，但人有主观随意性，眼睛容易疲劳，工作效率低，劳动强度大，仅适于少量挑拣，而为了提高异性纤维检测的代表性，应该从目前的几公斤提高到近百公斤才更具实际意义。未来的发展，机器检测必然取代人工挑拣，在轧花生产线上配备异性纤维检测机，随时从皮棉管道中自动吸取棉样进行检测，机器自动剔除含有部分棉花的异性纤维并显示计量结果，如果有必要还可以将本机剔除出来的含有部分棉花的异性纤维挑拣出来对照或通过天平计量重量计算异性纤维含量。这才能够达到标准中要求的取样量，而且客观、公正、代表性强。如果对成包后的皮棉进行检测，应使用离线检测机，则可以在1小时内检测完85 kg的棉包，实现大量、快速检测，检测机不会损伤棉纤维和异性纤维，为了防止首次检测有遗漏也可以对同一棉样进行二次检测。据试验，经过一次检测的皮棉，异性纤维检出率达到85%以上，经过二次检测的达到95%左右。

6 检测设备及计量方法简介

6.1 皮棉异性纤维检测机基本原理

皮棉加工工艺中松散的皮棉经本系统自带的吸棉风机负压输送到检测通道，检测通道的一侧为彩色和黑白摄像机，检测通道的两侧均有日光光源和紫外线光源，摄像机采集到的动态棉流图象通过图像采集卡进行信息处理后传送到DSP卡进行识别、运算，当系统确认为异性纤维时发出指令给执行机构，执行机构按系统设定的滞后时间开启电磁高压气动阀门，将异性纤维及夹带的少许棉花一并喷入排杂箱，其他棉花继续前进经过吸棉风机输送到集棉箱或工厂集棉管道中。如果是对已成包皮棉进行抽样检测，为了使异性纤维充分暴露在棉花表层，进入检测通道前需要经过本系统配备的皮棉开松机进行预处理。

6.2 检测计量方法

前述的皮棉异性纤维检测机其计量方法有两种，一是实物计量；二是个数计量。

实物计量是对排杂箱中的真实异性纤维进行手工清理后通过天平计量重量，再根据所检测的皮棉样本重量计算每吨皮棉异性纤维含量。这是一种真实准确的计量方法，也是本机主要计量方法，可以将检测结果同国家棉花标准中的 “成包皮棉异性纤维含量分档及代号表”进行对照。

基本原理：根据异性纤维的灰度值与棉花主体灰度值的差异判断是否为异性纤维，如果怀疑是就连同少许棉花一同喷出，最后由手工进行确认。

个数计量是本机检测界面上现实的：检测时间、过棉重量、彩色异纤个数、黑白异纤个数、异纤总数、每吨皮棉异纤含量（个数），参照笔者设定的“异性纤维根数范围及分档级别”即表1进行对照。这是本机辅助计量方法，是对重量考核方法的补充，侧重反映异纤的分散程度和危害程度。

基本原理：当系统识别为异性纤维时，执行机构（喷阀）就喷出一次高压气流，系统会自动记录已经喷的次数，但实际上由于棉花中有一些杂质、变色棉等伪异纤，即使检测没有异性纤维的“干净”皮棉，实际喷的次数肯定大于真实异性纤维的个数，为了尽可能接近真实个数，检测程序预先对皮棉样本进行3分钟模拟预检（只显示次数，不实际排除），系统根据预检结果找到我们预先经过大量试验取得的 “典型次数”对应值，计算时将实际次数减去典型次数所得的差再除以识别精度，可以初步取得异纤的个数。实验表明，皮棉样本的一致性越好，系统运行越稳定，这种计数结果越接近真实个数。

7 结论

检测皮棉中异性纤维的取样方法、取样量、挑拣方法应该具有较强的可操作性、实用性，根据企业实际情况制定手工和机检两套标准；量化考核指标及分档标准应该考虑棉花加工企业和棉纺企业现状，既要维护双方各自的利益又要最终实现提高产品质量的目的。以异性纤维个数计量考核办法，制定科学合理的分档范围，尽快解决异性纤维问题，是我们完善和推进棉花质量检验体制改革的必要途径。

“十一五”科技支撑计划项目：多功能农业装备与设施研制。

课题名称：棉花加工成套技术装备研究与开发。

课题编号：2006BAD11A14。