原棉异性纤维定量分析研究——第一部分：原棉异性纤维取样代表性分析

文/尤 立 刘 澄 王洪山 王晓辉 冯晓健 陆永良 易 风

异性纤维是指混入棉花中的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、丝、麻、塑料膜、塑料绳、染色线（绳、布块）等。棉花中异性纤维在棉花加工时会被切成更短更细的纤维，成为无数个细小碎屑，难以清理，在纺纱时极易形成纱疵，纱线织造时容易断头，降低生产效率，同时在漂白、印染后形成布面疵点，严重影响布面外观质量。

目前，纺织企业或投入大量人工或采购昂贵的在线式原棉异性纤维挑选机进行挑拣，不仅增加了人工和时间成本，且常常因挑拣不净造成最终产品降等降级，影响了产品的品质和档次。因异性纤维问题造成客户或外商索赔的事件时有发生，棉纺企业屡屡陷入质量纠纷，每年因异性纤维形成的产品质量事故，对我国纺织企业造成重大的经济损失。原棉中异性纤维含量超标问题，已成为制约棉纺产业转型升级的瓶颈之一。

《原棉异性纤维定量试验方法 手工法》（计划编号20205070-T-424）列入国家标准制定计划，项目起草小组开展了大量原棉异纤验证试验，本文重点介绍原棉异性纤维取样代表性研究，从理论上探讨了同一批次原棉异纤分布，最后对解决新疆棉和地产棉异纤问题给出了合理化建议。

1 原棉中异性纤维现状

早在2002年国家计委、经贸委、农业部、供销总社和国家质检总局就出台了《避免在棉花采摘、交售、加工过程中混入异性纤维的暂行规定》，明确指出：棉花中严禁混入异性纤维、色纤维等危害性杂物，且在棉花收购、加工、销售各环节中，行为人均应按照标准的规定进行危害性杂物检验。

现行棉花国家标准GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》及GB 1103.2—2012《棉花 第2部分：皮辊加工细绒棉》对成包皮棉异性纤维含量规定，如表1所示。

表1 成包皮棉异性纤维含量分档及代号

同时，针对异性纤维含量检验规定：1）成包皮棉：棉花交易时，要求对批量交易成包皮棉异性纤维进行定量或定性检验的，可由交易有关方面协商确定具体的抽样方法和抽样数量，采用手工挑拣方法。2）成包前皮棉：棉花加工单位对成包过程中皮棉，每10包（不足10包的按10包计）抽样一次，每次随机抽取不少于2kg样品，合并后作为该批棉花异性纤维含量的检验批样，且由棉花加工单位对成包前抽取的异性纤维检验批样进行检验，其结果作为该批样所对应的棉包异性纤维含量检验结果。

涉及异性纤维的规定主要包括：1）在棉花采摘、交售、收购和加工中严禁混入危害性杂物（异性纤维）；2）采摘、交售棉花，禁止使用易产生异性纤维的非棉布口袋，禁止用有色的或非棉线、绳扎口；3）收购、加工棉花时，发现混有金属、砖石、异性纤维及其他危害性杂物的，必须挑拣干净后方可收购加工。

由于当前棉花国家标准中定量检验方法标准比较原则和笼统，尤其是缺少组批后皮棉异性纤维定量检验方法，只是由交易各方协商确定具体的抽样方法和抽样数量。实际工作中，棉花加工企业虚标乱标异性纤维含量指标较为普遍（一般标L，实际为H），标实不符问题严重，既违反了《棉花质量监督管理条例》，也造成购销双方争议不断。

国产棉异性纤维超标是一个普遍性、长期性存在的问题，新疆棉中塑料薄膜、地产棉中有色丝等异纤的存在，极大影响了国产棉的品质和声誉，亟待破题。

2 原棉异性纤维取样代表性分析

原棉中异性纤维作为棉花采摘、收购、加工中附带的外来物质，具有偶然性，且在原棉中分布极其不均匀，有必要开展取样代表性研究，解决取样代表性问题。

对不同采摘方式（手摘棉、机采棉）、不同产地（新疆棉、地方棉）、不同加工类型（锯齿棉、皮辊棉）的棉花，开展试验验证，找出不同类型原棉异性纤维分布特点。针对不同分布特点，选择不同抽样方式和数量，进行试验验证，研究不同抽样方式、不同检验数量结果间的差异，最终获得具有相对代表性的原棉异性纤维试样。

2.1 取样方法

考虑到原棉组批的实际情况（新疆棉186包/批、地产棉120包/批），以及GB 1103.1—2012和GB 1103.2—2012现有的成包前皮棉抽样方法（每10包抽1包，每包2kg），选择下述抽样方法，见表2。

表2 成包皮棉异性纤维抽样方法

对于选中的每种类型皮棉，分析原棉异性纤维的分布特点，研究不同抽样频率（每5包取1包、每10包取1包等）、不同取样质量（1kg、2kg）情况下试样的代表性。

与此同时，考虑到棉纺企业目前通常采用每批（186包/批）原棉抽取2包，进行整包异性纤维挑拣，项目组针对抽取的每批原棉，同时挑选2包/批原棉，进行异纤挑拣，并将2整包的异纤挑拣结果，作为该批原棉异性纤维含量的参考值。

2.2 新疆棉测试分析（6批次）

2.2.1 取样

2020年7—8月，项目组抽取了新疆机采棉样品（6批次），进行原棉异性纤维测试工作，见表3。

表3 成包皮棉异性纤维抽样（新疆机采棉）

2.2.2 测试分析

为了进一步分析不同取样频率对原棉异性纤维测试结果的影响，每批新疆机采棉，按照取样方法①（每5包取1包，38包，每包两个子样，每个子样1kg，76个子样），每个子样单独进行异性纤维挑拣，获得76个子样的异性纤维含量；在此基础上，通过数据分割，分别获得取样方法②（每5包取1包，38包，每包1kg，38个子样）和取样方法③（每10包取1包，19包，每包2kg，38个子样）的测试数据。

与此同时，每批原棉（186包/批）抽取2整包，进行整包异性纤维挑拣，作为该批原棉异性纤维含量参考值。

表4所示为不同取样方法，6批次新疆机采棉异性纤维含量汇总，从中可知不同取样方法（①、②、③）与取样方法（2整包）测试结果之间的差异性和相关性。

表4 新疆机采棉不同取样方法异纤含量汇总（6批次）%

从表4可知：

1）除了4#原棉，其余批次样品取样方法(①、②、③)的异纤测试结果，均不同程度地高于取样方法（2整包）异性纤维测试结果，表明按比例抽样测试结果代表性强于2整包；

2）通过降低取样频率，从取样方法①变为取样方法②，两组原棉异性纤维含量测试数据存在一定程度的差异，且异性纤维含量不存在未检出情况；

3）通过降低取样频率，从取样方法①变为取样方法③，两组原棉异性纤维含量测试数据存在一定程度的差异，且异性纤维含量不存在未检出情况。

2.2.3 异性纤维种类及频次分布

表5所示为6批次新疆机采棉异性纤维种类及频次分布（76子样），从中可知：不同批次样品，均出现塑料薄膜类异性纤维，其他异性纤维出现频次不高，表明新疆机采棉中异性纤维以塑料薄膜为主。

表5 新疆机采棉异性纤维种类及质量分布（76子样）

图1所示为新疆机采棉（6批次）异性纤维实物分布情况，从中可知，新疆机采棉中异性纤维种类主要是塑料薄膜，与新疆棉种植、采摘工艺（机采棉）存在密切关系，要从源头上减少新疆棉异性纤维含量，必须从新疆棉种植、采摘和加工工艺等方面进行优化，规避塑料薄膜的混入。

图1 新疆机采棉异性纤维

2.3 地产棉（9批次）

2.3.1 取样

2020年12月—2021年2月，项目组抽取了9批次地产棉样品，进行原棉异性纤维测试工作，如表6所示。

表6 地产棉异性纤维抽样（9批次）

2.3.2 测试分析

每批地采棉，按照取样方法①（每5包取1包，24包，每包两个子样，每个子样1kg，48个子样），每个子样单独进行异性纤维挑拣，获得48个子样的异性纤维含量；在此基础上，通过数据分割，分别获得取样方法②（每5包取1包，24包，每包1kg，24个子样）和取样方法③（每10包取1包，12包，每包2kg，24个子样）的测试数据。

与此同时，每批原棉（120包/批）抽取2整包，进行整包异性纤维挑拣，作为该批原棉异性纤维含量参考值。

表7所示为不同取样方法9批次地产棉异性纤维含量汇总，从中可知不同取样方法(①、②、③)与取样方法（2整包）测试结果之间的差异性和相关性。

表7 地产棉不同取样方法异纤含量汇总（9批次） %

从表7可知：

1）大部分批次地产棉样品取样方法（①、②、③）异性纤维测试结果，均不同程度地高于取样方法（2整包）异性纤维测试结果，表明按比例抽样测试结果代表性强于2整包；

2）通过降低取样频率，从取样方法①变为取样方法②，两组取样方法②原棉异性纤维含量测试数据存在一定程度的差异，且异性纤维含量不存在未检出情况；

3）通过降低取样频率，从取样方法①变为取样方法③，两组取样方法③原棉异性纤维含量测试数据存在一定程度的差异，且异性纤维含量不存在未检出情况。

2.3.3 异纤种类及频次分布

表8所示为9批次地产棉不同种类异性纤维频次分布，从中可知，48个子样中，异性纤维出现频次要明显高于新疆机采棉，且地产棉中异性纤维以其他（有色丝、毛发、纱线）为主，只存在少量薄膜类异性纤维。

表8 地产棉不同种类异纤频次分布（48个子样）

图2和图3所示为地产棉异性纤维实物分布情况，从中可知有色丝占据了大部分比例，由于当前地产棉普遍采用手摘方式，棉农使用化纤编织袋（丙纶）和塑料绳（锦纶）的情况仍然比较普遍，且选用的化纤编织袋，存在严重的老化和脱落现象，要从源头上减少地产棉异性纤维含量，必须严禁化纤编织袋和塑料绳在原棉采摘过程中的使用。

图2 地产棉异性纤维分布（1#～4#批次）

图3 地产棉异性纤维分布（5#～9#批次）

2.4 原棉异纤分布研究

2.4.1 新疆机采棉异纤分布研究

表9所示为6批次新疆机采棉异性纤维出现频次，从中可知：

表9 新疆机采棉异性纤维（异纤频次）

1）不同取样方法，子样中异性纤维出现的频次为小概率事件，平均异性纤维出现概率6.3%；

2）不同取样方法，子样中至少出现一次异性纤维，因而不同取样方法异性纤维含量不存在未检出情况。

由上述表9可知，对于取样方法①，含异性纤维子样平均值为4.8个；取样方法②，含异性纤维子样平均值为2.0～2.8个；取样方法③，含异性纤维子样平均值为2.0～2.8个，不同取样方法，异性纤维出现概率均小于10%，因而子样中异性纤维出现的频次为小概率事件。

泊松（Possion）分布用以描述稀有事件发生次数的概率分布，若稀有事件发生数为0，1，2，…，其相应的概率函数为式（1），则称此变量服从参数为λ的Poisson分布：

式（1）中，

X

为观察单位内某稀有事件的发生数（异性检出频次）；

e

为自然对数的底，为常数，约等于2.71828；

λ

为泊松（Possion）分布的总体均数。

表11所示为9批次地产棉异性纤维出现频次，从中可知：1）不同取样方法，地产棉子样中异性纤维出现的频次（21.6）明显高于新疆棉（4.8），平均异纤出现概率45.1%；2）不同取样方法，子样中至少出现2次异性纤维，因而不同取样方法异性纤维含量不存在未检出情况。

表10所示为3种不同取样方法，异性纤维检出频次是否服从泊松分布检验，从中可知，除了取样方法②中一组数据检验

P

值0.029，小于0.05，判定不服从泊松分布之外，其他取样方法异性纤维检出频次均服从泊松分布。除此之外，取样方法①异性纤维检出率0.992，即该取样方法子样中至少出现一次异性纤维的概率，高于另外两种取样方法。

图4所示为新疆机采棉（6批次）异性纤维出现频次泊松分布概率图，从中可知，新疆机采棉（6批次）异性纤维出现频次平均值4.8，平均异性纤维出现概率6.3%，子样中异性纤维出现频次服从泊松分布。

图4 新疆机采棉异性纤维出现频次分布

2.4.2 地产棉异性纤维分布研究

表11所示为9批次地产棉异性纤维出现频次，从中可知：1）不同取样方法，地产棉子样中异性纤维出现的频次（21.6）明显高于新疆棉（4.8），平均异纤出现概率45.1%；2）不同取样方法，子样中至少出现2次异性纤维，因而不同取样方法异性纤维含量不存在未检出情况。

表11 地产棉异性纤维（异纤频次） 次

由表11可知，对于取样方法①，含异性纤维子样平均值为21.6个；取样方法②，含异性纤维子样平均值为11.3～12.8个；取样方法③，含异性纤维子样平均值为10.9～13.2个。

二项分布用以描述在

n

次独立重复的伯努利试验中，设每次试验中事件A发生的概率为

p

，用

X

表示

n

重伯努利试验中事件A发生的次数，随机变量

X

的离散概率分布即为二项分布：

式（2）中，

X

为

n

重伯努利试验中事件A发生的次数；

n

为独立重复的伯努利试验次数；

p

为每次试验中事件A发生的概率。

图5所示为地产棉（9批次）异性纤维出现频次二项分布概率图，从中可知，对于取样方法①，异性纤维出现频次平均值21.6，平均异纤出现概率45.1%。

图5 地产棉（9批次）异纤出现频次分布

表12所示为3种不同取样方法，地产棉异性纤维检出频次及概率分布，从中可知，取样方法①，7次以上异纤检出率仍然达到0.999，高于另外两种取样方法。

表12 地产棉异性纤维分布（二项分布） %

3 结论与建议

3.1 结论

通过对6批次新疆棉和9批次地产棉异性纤维测试取样分析，测试结果表明：

1）异性纤维测试结果表明，按比例抽样测试结果代表性强于对一批皮棉中的2整包取样；

2）通过降低取样频率，两组原棉异性纤维含量测试数据存在一定程度的差异，且异性纤维含量不存在未检出情况；

3）对于取样方法①，新疆机采棉中异性纤维出现频次平均值4.8，平均异性纤维出现概率6.3%，子样中异性纤维出现频次服从泊松分布；

4）对于取样方法①，地产棉中异性纤维出现频次平均值21.6，平均异性纤维出现概率45.1%，子样中异性纤维出现频次服从二项分布。

3.2 建议

根据现有的异性纤维测试数据，给出下列建议：

1）现有标准GB 1103.1—2012及GB 1103.2—2012中对成包皮棉异性纤维含量分档规定，存在严重偏低情况，与成包原棉中异性纤维实际分布状况不符；

2）对于机采棉，异性纤维以塑料薄膜为主，与新疆机采棉种植、采摘工艺存在密切关系，要从源头上减少新疆棉异性纤维含量，必须从新疆棉种植、采摘和加工工艺等方面进行优化，从而规避塑料薄膜的混入；

3）对于手摘棉，棉农使用化纤编织袋（丙纶）和塑料绳（锦纶）的情况仍然比较普遍，且选用的化纤编织袋，存在严重的老化和脱落现象，要从源头上减少地产棉异性纤维含量，必须严禁化纤编织袋和塑料绳在原棉采摘过程中的使用。

综上所述，原棉异性纤维定量试验方法标准的制定，对于突破目前原棉异性纤维检验存在的技术瓶颈，加强原棉异性纤维质量监督，督促棉花加工企业落实各项质量义务，加大对虚标乱标企业的处罚力度，将从根本上改善国产棉异性纤维严重超标的现状，产生良好的经济效益和社会效益。