棉紗異性纖維含量檢測結果的不確定度評定

史祥斌，劉曉丹，劉 洋，楊艷菲

(1.河南工業技師學院，河南 鄭州 450007；2.河南省紡織產品質量監督檢驗院，河南 鄭州 450008；3.中原工學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

1 異性纖維檢測概述

根據GB/T 1103—2007《棉花細絨棉》，異性纖維定義為：混入棉花中的非棉纖維和非本色棉纖維，如化學纖維、毛發、絲、麻、塑料膜、塑料繩、染色線(繩、布塊)等[1]。棉花在采摘、晾曬、運輸、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現，但經印染后，異性纖維和棉纖維的顏色會出現差別，導致布面出現明顯的印染疵點，嚴重影響成品質量。

對于棉花的分等分級，我國GB/T 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細絨棉》對各等級棉花中異性纖維的含量已有詳細規定[2]，對于棉花的品質評定起到重要作用。然而棉紗的等級劃分標準中仍缺乏對異性纖維含量的規定[3]，導致棉紗的分等分級存在缺陷；生產環節也無科學的檢測方法和表征指標，從而使得目前行業內棉紗的異性纖維檢驗處于混亂狀態。隨著2017年棉紗期貨上市，棉紗產品的等級劃分標準亟待完善，必須盡快制定棉紗異性纖維檢驗標準，確定生產企業易于操作的、統一的棉紗異性纖維檢測方法和技術指標，使國內棉紗質量監控有據可依。

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。該種方法方便快捷，一定程度上可以代替人工識別，減輕人力負擔[3]。但由于異性纖維在棉紗上的分布具有偶發性，采用電子清紗器檢測時，十萬米紗疵的檢驗結果并不具有代表性[4]。目前企業實際采用較多的是織布法，即將棉紗織成織物小樣，由專業人員在驗布機上通過目測進行異性纖維檢測計數。采用織布法檢測，異性纖維特征更易于呈現于布面之上，更能反映終端產品的特性。因此采用織布法作為棉紗的異性纖維檢測方法對于企業而言更為現實有效。

本研究旨在建立棉紗異性纖維的檢測標準，確定生產企業易于操作的檢測方法，并對檢測結果的不確定度進行評定，以明確檢測技術參數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流程主要包含四個步驟。首先進行棉紗抽樣，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，總數不少于32個筒子紗(偶數)。本研究中用于異性纖維檢驗的棉紗共包含15個有效樣本。

然后將棉紗樣本加工成坯布布樣。為簡化織布加工流程，采用針織圓機進行小樣織造，機號為26N，織物組織選擇緯平組織。布樣標定重量參考目前多數針織企業的常用檢測重量(15 kg～25 kg)。為保證異纖檢驗結果數據的代表性，并盡可能降低試驗的樣本數量，確定坯布樣本標定重量為20 kg。實際織造時，坯布小樣重量不得小于20 kg。

將每個品種棉紗的坯布試樣在驗布機上進行單面異纖個數檢測。驗布速度不高于5 m/min，兩名檢驗人員對布面進行目光檢驗。發現疵點停機，對疵點性質進行辨認并統計個數。對同一批次棉紗15個樣本采用上述針織工藝和異性纖維檢測方法，進行重復性檢驗。

3 檢測結果與分析

3.1 檢測結果

由于各坯布試樣存在不同程度的重量誤差，當布樣質量大于20 kg時折算成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果如表1所示。

有害異性纖維含量(個/20kg)=

式(1)

雙面折合20kg異性纖維數(個/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，為驗證檢測數據的準確可靠性，需對以上織物異性纖維含量測定結果的不確定度進行評定。不確定度是一個表示被測量值分散性的參數, 是對真值存在范圍的估計和推斷。它反映測量結果可信程度的高低，是對測量結果的分散性、準確性和可靠程度的評價[5]。具體表示為與一定置信概率相聯系的誤差分布。不確定度越小，說明測量結果可信度越高。

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

3.2.1A類不確定度

A 類不確定度的數據來源是重復性試驗的觀測列，即在復現性條件下得出的檢測結果。其檢測結果是分散的，因此可以用統計的方法評定標準不確定度。在重復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, 并具有統計學的嚴格性，但要求有充分的重復次數，而且要求測量程序中的重復觀測值應相互獨立。本研究檢驗樣本為15個，重復性次數較多，且檢測結果相互獨立，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)單面檢驗異性纖維數(個)雙面折合20kg異性纖維數(個)色紗毛發高聚物總數色紗毛發高聚物總數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坯布異性纖維個數，計算標準偏差。計算標準偏差的方法通常有貝賽爾法、最大殘差法和極差法等。當檢測樣本數≥8時，采用貝賽爾公式法準確度較高[7]，計算公式如式(3)、式(4)所示。然后根據式(5)計算樣本的標準不確定度。

式(3)

式(4)

式(5)

其中：n—測量次數；

v—自由度，等于n-1；

xi—第i次測量值；

S—單次測量標準差；

μ—標準不確定度。

t-t分布在置信區間為95%時，對應的自由度見表2所示。

表295%置信區間所對應的自由度v

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

根據15個樣本的異性纖維個數檢測值(見表1),計算可得：

標準偏差S=2.59

標準不確定度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據、對測量儀器特性的了解和經驗、校準證書、檢定證書等提供的數據、準確度的等別或級別等信息來源得出的估計方差。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。

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，所以要合成其不確定度。計算方法如式(6)所示。由于本研究中B類不確定度可忽略不計，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擴展不確定度

擴展不確定度是確定測量結果區間的量,是由相對合成標準不確定度μc與包含因子k的乘積得到，多數情況下可取k=2。

棉紗針織坯布重復性異性纖維含量測定是通過15組數據來計算的，擴展不確定度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個坯布樣本的異性纖維檢測個數(個/20 kg)，對其進行不確定度評定，由以上分析可確定，在95%的置信區間內棉紗異性纖維個數最終結果為：

即在95%的置信水平下，棉紗樣本中異性纖維個數為17.36個～20.38個。當棉紗樣本中異性纖維檢測值結果在此范圍內時，都可認為其檢測結果準確、可靠。

4 結語

為建立科學合理的棉紗異性纖維檢測標準，本研究采用織布法人工檢測對15個棉紗樣本進行異性纖維數量統計，并針對其檢測結果進行不確定度評定，對檢測結果的可靠性進行了定量分析和評價。研究結果表明：以上檢測方法便捷有效，適宜于生產企業操作。該檢測方法合理可行，其檢測結果在95%的置信水平下，該批棉紗樣本中異性纖維個數為(18.87±1.51)個。以上研究為棉紗異性纖維檢測標準的制定提供了理論指導。

[1] GB/T 1103—2007棉花細絨棉[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2] GB/T 1103.1—2012棉花 第1部分：鋸齒加工細絨棉[S].北京：中國標準出版社，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].國際紡織導報,2013,41(7):50—54.

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

[5] JJF 1059—1999測量不確定度評定與標示[S].北京:中國質檢出版社：1999.

[6] 張鳳偉，劉鎮瑜，霍爍爍，等.不確定度評定方法在試驗數據處理中的應用[J].無線電工程,2014,44(1):75—77.

[7] 羅適之.標準偏差計算方法的比較[J].計量技術,1992,(12):35—37.