原棉異性纖維定量分析研究
——第一部分：原棉異性纖維取樣代表性分析

文/尤 立 劉 澄 王洪山 王曉輝 馮曉健 陸永良 易 風

異性纖維是指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。棉花中異性纖維在棉花加工時會被切成更短更細的纖維，成為無數個細小碎屑，難以清理，在紡紗時極易形成紗疵，紗線織造時容易斷頭，降低生產效率，同時在漂白、印染后形成布面疵點，嚴重影響布面外觀質量。

目前，紡織企業或投入大量人工或采購昂貴的在線式原棉異性纖維挑選機進行挑揀，不僅增加了人工和時間成本，且常常因挑揀不凈造成最終產品降等降級，影響了產品的品質和檔次。因異性纖維問題造成客戶或外商索賠的事件時有發生，棉紡企業屢屢陷入質量糾紛，每年因異性纖維形成的產品質量事故，對我國紡織企業造成重大的經濟損失。原棉中異性纖維含量超標問題，已成為制約棉紡產業轉型升級的瓶頸之一。

《原棉異性纖維定量試驗方法 手工法》（計劃編號20205070-T-424）列入國家標準制定計劃，項目起草小組開展了大量原棉異纖驗證試驗，本文重點介紹原棉異性纖維取樣代表性研究，從理論上探討了同一批次原棉異纖分布，最后對解決新疆棉和地產棉異纖問題給出了合理化建議。

1 原棉中異性纖維現狀

早在2002年國家計委、經貿委、農業部、供銷總社和國家質檢總局就出臺了《避免在棉花采摘、交售、加工過程中混入異性纖維的暫行規定》，明確指出：棉花中嚴禁混入異性纖維、色纖維等危害性雜物，且在棉花收購、加工、銷售各環節中，行為人均應按照標準的規定進行危害性雜物檢驗。

現行棉花國家標準GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細絨棉》及GB 1103.2—2012《棉花 第2部分：皮輥加工細絨棉》對成包皮棉異性纖維含量規定，如表1所示。

表1 成包皮棉異性纖維含量分檔及代號

同時，針對異性纖維含量檢驗規定：1）成包皮棉：棉花交易時，要求對批量交易成包皮棉異性纖維進行定量或定性檢驗的，可由交易有關方面協商確定具體的抽樣方法和抽樣數量，采用手工挑揀方法。2）成包前皮棉：棉花加工單位對成包過程中皮棉，每10包（不足10包的按10包計）抽樣一次，每次隨機抽取不少于2kg樣品，合并后作為該批棉花異性纖維含量的檢驗批樣，且由棉花加工單位對成包前抽取的異性纖維檢驗批樣進行檢驗，其結果作為該批樣所對應的棉包異性纖維含量檢驗結果。

涉及異性纖維的規定主要包括：1）在棉花采摘、交售、收購和加工中嚴禁混入危害性雜物（異性纖維）；2）采摘、交售棉花，禁止使用易產生異性纖維的非棉布口袋，禁止用有色的或非棉線、繩扎口；3）收購、加工棉花時，發現混有金屬、磚石、異性纖維及其他危害性雜物的，必須挑揀干凈后方可收購加工。

由于當前棉花國家標準中定量檢驗方法標準比較原則和籠統，尤其是缺少組批后皮棉異性纖維定量檢驗方法，只是由交易各方協商確定具體的抽樣方法和抽樣數量。實際工作中，棉花加工企業虛標亂標異性纖維含量指標較為普遍（一般標L，實際為H），標實不符問題嚴重，既違反了《棉花質量監督管理條例》，也造成購銷雙方爭議不斷。

國產棉異性纖維超標是一個普遍性、長期性存在的問題，新疆棉中塑料薄膜、地產棉中有色絲等異纖的存在，極大影響了國產棉的品質和聲譽，亟待破題。

2 原棉異性纖維取樣代表性分析

原棉中異性纖維作為棉花采摘、收購、加工中附帶的外來物質，具有偶然性，且在原棉中分布極其不均勻，有必要開展取樣代表性研究，解決取樣代表性問題。

對不同采摘方式（手摘棉、機采棉）、不同產地（新疆棉、地方棉）、不同加工類型（鋸齒棉、皮輥棉）的棉花，開展試驗驗證，找出不同類型原棉異性纖維分布特點。針對不同分布特點，選擇不同抽樣方式和數量，進行試驗驗證，研究不同抽樣方式、不同檢驗數量結果間的差異，最終獲得具有相對代表性的原棉異性纖維試樣。

2.1 取樣方法

考慮到原棉組批的實際情況（新疆棉186包/批、地產棉120包/批），以及GB 1103.1—2012和GB 1103.2—2012現有的成包前皮棉抽樣方法（每10包抽1包，每包2kg），選擇下述抽樣方法，見表2。

表2 成包皮棉異性纖維抽樣方法

對于選中的每種類型皮棉，分析原棉異性纖維的分布特點，研究不同抽樣頻率（每5包取1包、每10包取1包等）、不同取樣質量（1kg、2kg）情況下試樣的代表性。

與此同時，考慮到棉紡企業目前通常采用每批（186包/批）原棉抽取2包，進行整包異性纖維挑揀，項目組針對抽取的每批原棉，同時挑選2包/批原棉，進行異纖挑揀，并將2整包的異纖挑揀結果，作為該批原棉異性纖維含量的參考值。

2.2 新疆棉測試分析（6批次）

2.2.1 取樣

2020年7—8月，項目組抽取了新疆機采棉樣品（6批次），進行原棉異性纖維測試工作，見表3。

表3 成包皮棉異性纖維抽樣（新疆機采棉）

2.2.2 測試分析

為了進一步分析不同取樣頻率對原棉異性纖維測試結果的影響，每批新疆機采棉，按照取樣方法①（每5包取1包，38包，每包兩個子樣，每個子樣1kg，76個子樣），每個子樣單獨進行異性纖維挑揀，獲得76個子樣的異性纖維含量；在此基礎上，通過數據分割，分別獲得取樣方法②（每5包取1包，38包，每包1kg，38個子樣）和取樣方法③（每10包取1包，19包，每包2kg，38個子樣）的測試數據。

與此同時，每批原棉（186包/批）抽取2整包，進行整包異性纖維挑揀，作為該批原棉異性纖維含量參考值。

表4所示為不同取樣方法，6批次新疆機采棉異性纖維含量匯總，從中可知不同取樣方法（①、②、③）與取樣方法（2整包）測試結果之間的差異性和相關性。

表4 新疆機采棉不同取樣方法異纖含量匯總（6批次）%

從表4可知：

1）除了4#原棉，其余批次樣品取樣方法(①、②、③)的異纖測試結果，均不同程度地高于取樣方法（2整包）異性纖維測試結果，表明按比例抽樣測試結果代表性強于2整包；

2）通過降低取樣頻率，從取樣方法①變為取樣方法②，兩組原棉異性纖維含量測試數據存在一定程度的差異，且異性纖維含量不存在未檢出情況；

3）通過降低取樣頻率，從取樣方法①變為取樣方法③，兩組原棉異性纖維含量測試數據存在一定程度的差異，且異性纖維含量不存在未檢出情況。

2.2.3 異性纖維種類及頻次分布

表5所示為6批次新疆機采棉異性纖維種類及頻次分布（76子樣），從中可知：不同批次樣品，均出現塑料薄膜類異性纖維，其他異性纖維出現頻次不高，表明新疆機采棉中異性纖維以塑料薄膜為主。

表5 新疆機采棉異性纖維種類及質量分布（76子樣）

圖1所示為新疆機采棉（6批次）異性纖維實物分布情況，從中可知，新疆機采棉中異性纖維種類主要是塑料薄膜，與新疆棉種植、采摘工藝（機采棉）存在密切關系，要從源頭上減少新疆棉異性纖維含量，必須從新疆棉種植、采摘和加工工藝等方面進行優化，規避塑料薄膜的混入。

圖1 新疆機采棉異性纖維

2.3 地產棉（9批次）

2.3.1 取樣

2020年12月—2021年2月，項目組抽取了9批次地產棉樣品，進行原棉異性纖維測試工作，如表6所示。

表6 地產棉異性纖維抽樣（9批次）

2.3.2 測試分析

每批地采棉，按照取樣方法①（每5包取1包，24包，每包兩個子樣，每個子樣1kg，48個子樣），每個子樣單獨進行異性纖維挑揀，獲得48個子樣的異性纖維含量；在此基礎上，通過數據分割，分別獲得取樣方法②（每5包取1包，24包，每包1kg，24個子樣）和取樣方法③（每10包取1包，12包，每包2kg，24個子樣）的測試數據。

與此同時，每批原棉（120包/批）抽取2整包，進行整包異性纖維挑揀，作為該批原棉異性纖維含量參考值。

表7所示為不同取樣方法9批次地產棉異性纖維含量匯總，從中可知不同取樣方法(①、②、③)與取樣方法（2整包）測試結果之間的差異性和相關性。

表7 地產棉不同取樣方法異纖含量匯總（9批次） %

從表7可知：

1）大部分批次地產棉樣品取樣方法（①、②、③）異性纖維測試結果，均不同程度地高于取樣方法（2整包）異性纖維測試結果，表明按比例抽樣測試結果代表性強于2整包；

2）通過降低取樣頻率，從取樣方法①變為取樣方法②，兩組取樣方法②原棉異性纖維含量測試數據存在一定程度的差異，且異性纖維含量不存在未檢出情況；

3）通過降低取樣頻率，從取樣方法①變為取樣方法③，兩組取樣方法③原棉異性纖維含量測試數據存在一定程度的差異，且異性纖維含量不存在未檢出情況。

2.3.3 異纖種類及頻次分布

表8所示為9批次地產棉不同種類異性纖維頻次分布，從中可知，48個子樣中，異性纖維出現頻次要明顯高于新疆機采棉，且地產棉中異性纖維以其他（有色絲、毛發、紗線）為主，只存在少量薄膜類異性纖維。

表8 地產棉不同種類異纖頻次分布（48個子樣）

圖2和圖3所示為地產棉異性纖維實物分布情況，從中可知有色絲占據了大部分比例，由于當前地產棉普遍采用手摘方式，棉農使用化纖編織袋（丙綸）和塑料繩（錦綸）的情況仍然比較普遍，且選用的化纖編織袋，存在嚴重的老化和脫落現象，要從源頭上減少地產棉異性纖維含量，必須嚴禁化纖編織袋和塑料繩在原棉采摘過程中的使用。

圖2 地產棉異性纖維分布（1#～4#批次）

圖3 地產棉異性纖維分布（5#～9#批次）

2.4 原棉異纖分布研究

2.4.1 新疆機采棉異纖分布研究

表9所示為6批次新疆機采棉異性纖維出現頻次，從中可知：

表9 新疆機采棉異性纖維（異纖頻次）

1）不同取樣方法，子樣中異性纖維出現的頻次為小概率事件，平均異性纖維出現概率6.3%；

2）不同取樣方法，子樣中至少出現一次異性纖維，因而不同取樣方法異性纖維含量不存在未檢出情況。

由上述表9可知，對于取樣方法①，含異性纖維子樣平均值為4.8個；取樣方法②，含異性纖維子樣平均值為2.0～2.8個；取樣方法③，含異性纖維子樣平均值為2.0～2.8個，不同取樣方法，異性纖維出現概率均小于10%，因而子樣中異性纖維出現的頻次為小概率事件。

泊松（Possion）分布用以描述稀有事件發生次數的概率分布，若稀有事件發生數為0，1，2，…，其相應的概率函數為式（1），則稱此變量服從參數為λ的Poisson分布：

式（1）中，

X

為觀察單位內某稀有事件的發生數（異性檢出頻次）；

e

為自然對數的底，為常數，約等于2.71828；

λ

為泊松（Possion）分布的總體均數。

表11所示為9批次地產棉異性纖維出現頻次，從中可知：1）不同取樣方法，地產棉子樣中異性纖維出現的頻次（21.6）明顯高于新疆棉（4.8），平均異纖出現概率45.1%；2）不同取樣方法，子樣中至少出現2次異性纖維，因而不同取樣方法異性纖維含量不存在未檢出情況。

表10所示為3種不同取樣方法，異性纖維檢出頻次是否服從泊松分布檢驗，從中可知，除了取樣方法②中一組數據檢驗

P

值0.029，小于0.05，判定不服從泊松分布之外，其他取樣方法異性纖維檢出頻次均服從泊松分布。除此之外，取樣方法①異性纖維檢出率0.992，即該取樣方法子樣中至少出現一次異性纖維的概率，高于另外兩種取樣方法。

圖4所示為新疆機采棉（6批次）異性纖維出現頻次泊松分布概率圖，從中可知，新疆機采棉（6批次）異性纖維出現頻次平均值4.8，平均異性纖維出現概率6.3%，子樣中異性纖維出現頻次服從泊松分布。

圖4 新疆機采棉異性纖維出現頻次分布

2.4.2 地產棉異性纖維分布研究

表11所示為9批次地產棉異性纖維出現頻次，從中可知：1）不同取樣方法，地產棉子樣中異性纖維出現的頻次（21.6）明顯高于新疆棉（4.8），平均異纖出現概率45.1%；2）不同取樣方法，子樣中至少出現2次異性纖維，因而不同取樣方法異性纖維含量不存在未檢出情況。

表11 地產棉異性纖維（異纖頻次） 次

由表11可知，對于取樣方法①，含異性纖維子樣平均值為21.6個；取樣方法②，含異性纖維子樣平均值為11.3～12.8個；取樣方法③，含異性纖維子樣平均值為10.9～13.2個。

二項分布用以描述在

n

次獨立重復的伯努利試驗中，設每次試驗中事件A發生的概率為

p

，用

X

表示

n

重伯努利試驗中事件A發生的次數，隨機變量

X

的離散概率分布即為二項分布：

式（2）中，

X

為

n

重伯努利試驗中事件A發生的次數；

n

為獨立重復的伯努利試驗次數；

p

為每次試驗中事件A發生的概率。

圖5所示為地產棉（9批次）異性纖維出現頻次二項分布概率圖，從中可知，對于取樣方法①，異性纖維出現頻次平均值21.6，平均異纖出現概率45.1%。

圖5 地產棉（9批次）異纖出現頻次分布

表12所示為3種不同取樣方法，地產棉異性纖維檢出頻次及概率分布，從中可知，取樣方法①，7次以上異纖檢出率仍然達到0.999，高于另外兩種取樣方法。

表12 地產棉異性纖維分布（二項分布） %

3 結論與建議

3.1 結論

通過對6批次新疆棉和9批次地產棉異性纖維測試取樣分析，測試結果表明：

1）異性纖維測試結果表明，按比例抽樣測試結果代表性強于對一批皮棉中的2整包取樣；

2）通過降低取樣頻率，兩組原棉異性纖維含量測試數據存在一定程度的差異，且異性纖維含量不存在未檢出情況；

3）對于取樣方法①，新疆機采棉中異性纖維出現頻次平均值4.8，平均異性纖維出現概率6.3%，子樣中異性纖維出現頻次服從泊松分布；

4）對于取樣方法①，地產棉中異性纖維出現頻次平均值21.6，平均異性纖維出現概率45.1%，子樣中異性纖維出現頻次服從二項分布。

3.2 建議

根據現有的異性纖維測試數據，給出下列建議：

1）現有標準GB 1103.1—2012及GB 1103.2—2012中對成包皮棉異性纖維含量分檔規定，存在嚴重偏低情況，與成包原棉中異性纖維實際分布狀況不符；

2）對于機采棉，異性纖維以塑料薄膜為主，與新疆機采棉種植、采摘工藝存在密切關系，要從源頭上減少新疆棉異性纖維含量，必須從新疆棉種植、采摘和加工工藝等方面進行優化，從而規避塑料薄膜的混入；

3）對于手摘棉，棉農使用化纖編織袋（丙綸）和塑料繩（錦綸）的情況仍然比較普遍，且選用的化纖編織袋，存在嚴重的老化和脫落現象，要從源頭上減少地產棉異性纖維含量，必須嚴禁化纖編織袋和塑料繩在原棉采摘過程中的使用。

綜上所述，原棉異性纖維定量試驗方法標準的制定，對于突破目前原棉異性纖維檢驗存在的技術瓶頸，加強原棉異性纖維質量監督，督促棉花加工企業落實各項質量義務，加大對虛標亂標企業的處罰力度，將從根本上改善國產棉異性纖維嚴重超標的現狀，產生良好的經濟效益和社會效益。