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(fēng)

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(xué)纖維、毛發(fā)、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(xì)的纖維，成為無數(shù)個細(xì)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(chǎn)效率，同時在漂白、印染后形成布面疵點，嚴(yán)重影響布面外觀質(zhì)量。

目前，紡織企業(yè)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(jī)進(jìn)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(chǎn)品降等降級，影響了產(chǎn)品的品質(zhì)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(fā)生，棉紡企業(yè)屢屢陷入質(zhì)量糾紛，每年因異性纖維形成的產(chǎn)品質(zhì)量事故，對我國紡織企業(yè)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。原棉中異性纖維含量超標(biāo)問題，已成為制約棉紡產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)棉異纖問題給出了合理化建議。

1 原棉中異性纖維現(xiàn)狀

早在2002年國家計委、經(jīng)貿(mào)委、農(nóng)業(yè)部、供銷總社和國家質(zhì)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(guī)定》，明確指出：棉花中嚴(yán)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(huán)節(jié)中，行為人均應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行危害性雜物檢驗。

現(xiàn)行棉花國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細(xì)絨棉》及GB 1103.2—2012《棉花 第2部分：皮輥加工細(xì)絨棉》對成包皮棉異性纖維含量規(guī)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(guī)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(jìn)行定量或定性檢驗的，可由交易有關(guān)方面協(xié)商確定具體的抽樣方法和抽樣數(shù)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(jī)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(jìn)行檢驗，其結(jié)果作為該批樣所對應(yīng)的棉包異性纖維含量檢驗結(jié)果。

涉及異性纖維的規(guī)定主要包括：1）在棉花采摘、交售、收購和加工中嚴(yán)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)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(dāng)前棉花國家標(biāo)準(zhǔn)中定量檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)比較原則和籠統(tǒng)，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(xié)商確定具體的抽樣方法和抽樣數(shù)量。實際工作中，棉花加工企業(yè)虛標(biāo)亂標(biāo)異性纖維含量指標(biāo)較為普遍（一般標(biāo)L，實際為H），標(biāo)實不符問題嚴(yán)重，既違反了《棉花質(zhì)量監(jiān)督管理條例》，也造成購銷雙方爭議不斷。

國產(chǎn)棉異性纖維超標(biāo)是一個普遍性、長期性存在的問題，新疆棉中塑料薄膜、地產(chǎn)棉中有色絲等異纖的存在，極大影響了國產(chǎn)棉的品質(zhì)和聲譽(yù)，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(zhì)，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(jī)采棉）、不同產(chǎn)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(shù)量，進(jìn)行試驗驗證，研究不同抽樣方式、不同檢驗數(shù)量結(jié)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(chǎn)棉120包/批），以及GB 1103.1—2012和GB 1103.2—2012現(xiàn)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(zhì)量（1kg、2kg）情況下試樣的代表性。

與此同時，考慮到棉紡企業(yè)目前通常采用每批（186包/批）原棉抽取2包，進(jìn)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(jìn)行異纖挑揀，并將2整包的異纖挑揀結(jié)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(jī)采棉樣品（6批次），進(jìn)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(jī)采棉）

2.2.2 測試分析

為了進(jìn)一步分析不同取樣頻率對原棉異性纖維測試結(jié)果的影響，每批新疆機(jī)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(jìn)行異性纖維挑揀，獲得76個子樣的異性纖維含量；在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

與此同時，每批原棉（186包/批）抽取2整包，進(jìn)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(jī)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(jié)果之間的差異性和相關(guān)性。

表4 新疆機(jī)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(jié)果，均不同程度地高于取樣方法（2整包）異性纖維測試結(jié)果，表明按比例抽樣測試結(jié)果代表性強(qiáng)于2整包；

2）通過降低取樣頻率，從取樣方法①變?yōu)槿臃椒á冢瑑山M原棉異性纖維含量測試數(shù)據(jù)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?yōu)槿臃椒á?，兩組原棉異性纖維含量測試數(shù)據(jù)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(jī)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(xiàn)塑料薄膜類異性纖維，其他異性纖維出現(xiàn)頻次不高，表明新疆機(jī)采棉中異性纖維以塑料薄膜為主。

表5 新疆機(jī)采棉異性纖維種類及質(zhì)量分布（76子樣）

圖1所示為新疆機(jī)采棉（6批次）異性纖維實物分布情況，從中可知，新疆機(jī)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(jī)采棉）存在密切關(guān)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(jìn)行優(yōu)化，規(guī)避塑料薄膜的混入。

圖1 新疆機(jī)采棉異性纖維

2.3 地產(chǎn)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(chǎn)棉樣品，進(jìn)行原棉異性纖維測試工作，如表6所示。

表6 地產(chǎn)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(jìn)行異性纖維挑揀，獲得48個子樣的異性纖維含量；在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

與此同時，每批原棉（120包/批）抽取2整包，進(jìn)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(chǎn)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(jié)果之間的差異性和相關(guān)性。

表7 地產(chǎn)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(chǎn)棉樣品取樣方法（①、②、③）異性纖維測試結(jié)果，均不同程度地高于取樣方法（2整包）異性纖維測試結(jié)果，表明按比例抽樣測試結(jié)果代表性強(qiáng)于2整包；

2）通過降低取樣頻率，從取樣方法①變?yōu)槿臃椒á?，兩組取樣方法②原棉異性纖維含量測試數(shù)據(jù)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?yōu)槿臃椒á?，兩組取樣方法③原棉異性纖維含量測試數(shù)據(jù)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(chǎn)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(xiàn)頻次要明顯高于新疆機(jī)采棉，且地產(chǎn)棉中異性纖維以其他（有色絲、毛發(fā)、紗線）為主，只存在少量薄膜類異性纖維。

表8 地產(chǎn)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(chǎn)棉異性纖維實物分布情況，從中可知有色絲占據(jù)了大部分比例，由于當(dāng)前地產(chǎn)棉普遍采用手摘方式，棉農(nóng)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(yán)重的老化和脫落現(xiàn)象，要從源頭上減少地產(chǎn)棉異性纖維含量，必須嚴(yán)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(chǎn)棉異性纖維分布（1#～4#批次）

圖3 地產(chǎn)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(jī)采棉異纖分布研究

表9所示為6批次新疆機(jī)采棉異性纖維出現(xiàn)頻次，從中可知：

表9 新疆機(jī)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(xiàn)的頻次為小概率事件，平均異性纖維出現(xiàn)概率6.3%；

2）不同取樣方法，子樣中至少出現(xiàn)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(xiàn)概率均小于10%，因而子樣中異性纖維出現(xiàn)的頻次為小概率事件。

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

式（1）中，

X

為觀察單位內(nèi)某稀有事件的發(fā)生數(shù)（異性檢出頻次）；

e

為自然對數(shù)的底，為常數(shù)，約等于2.71828；

λ

為泊松（Possion）分布的總體均數(shù)。

表11所示為9批次地產(chǎn)棉異性纖維出現(xiàn)頻次，從中可知：1）不同取樣方法，地產(chǎn)棉子樣中異性纖維出現(xiàn)的頻次（21.6）明顯高于新疆棉（4.8），平均異纖出現(xiàn)概率45.1%；2）不同取樣方法，子樣中至少出現(xiàn)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(jī)采棉（6批次）異性纖維出現(xiàn)頻次泊松分布概率圖，從中可知，新疆機(jī)采棉（6批次）異性纖維出現(xiàn)頻次平均值4.8，平均異性纖維出現(xiàn)概率6.3%，子樣中異性纖維出現(xiàn)頻次服從泊松分布。

圖4 新疆機(jī)采棉異性纖維出現(xiàn)頻次分布

2.4.2 地產(chǎn)棉異性纖維分布研究

表11所示為9批次地產(chǎn)棉異性纖維出現(xiàn)頻次，從中可知：1）不同取樣方法，地產(chǎn)棉子樣中異性纖維出現(xiàn)的頻次（21.6）明顯高于新疆棉（4.8），平均異纖出現(xiàn)概率45.1%；2）不同取樣方法，子樣中至少出現(xiàn)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(chǎn)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(fù)的伯努利試驗中，設(shè)每次試驗中事件A發(fā)生的概率為

p

，用

X

表示

n

重伯努利試驗中事件A發(fā)生的次數(shù)，隨機(jī)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(fā)生的次數(shù)；

n

為獨立重復(fù)的伯努利試驗次數(shù)；

p

為每次試驗中事件A發(fā)生的概率。

圖5所示為地產(chǎn)棉（9批次）異性纖維出現(xiàn)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(xiàn)頻次平均值21.6，平均異纖出現(xiàn)概率45.1%。

圖5 地產(chǎn)棉（9批次）異纖出現(xiàn)頻次分布

表12所示為3種不同取樣方法，地產(chǎn)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(dá)到0.999，高于另外兩種取樣方法。

表12 地產(chǎn)棉異性纖維分布（二項分布） %

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過對6批次新疆棉和9批次地產(chǎn)棉異性纖維測試取樣分析，測試結(jié)果表明：

1）異性纖維測試結(jié)果表明，按比例抽樣測試結(jié)果代表性強(qiáng)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(shù)據(jù)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(jī)采棉中異性纖維出現(xiàn)頻次平均值4.8，平均異性纖維出現(xiàn)概率6.3%，子樣中異性纖維出現(xiàn)頻次服從泊松分布；

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

3.2 建議

根據(jù)現(xiàn)有的異性纖維測試數(shù)據(jù)，給出下列建議：

1）現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)GB 1103.1—2012及GB 1103.2—2012中對成包皮棉異性纖維含量分檔規(guī)定，存在嚴(yán)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(jī)采棉，異性纖維以塑料薄膜為主，與新疆機(jī)采棉種植、采摘工藝存在密切關(guān)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(jìn)行優(yōu)化，從而規(guī)避塑料薄膜的混入；

3）對于手摘棉，棉農(nóng)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(yán)重的老化和脫落現(xiàn)象，要從源頭上減少地產(chǎn)棉異性纖維含量，必須嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)的制定，對于突破目前原棉異性纖維檢驗存在的技術(shù)瓶頸，加強(qiáng)原棉異性纖維質(zhì)量監(jiān)督，督促棉花加工企業(yè)落實各項質(zhì)量義務(wù)，加大對虛標(biāo)亂標(biāo)企業(yè)的處罰力度，將從根本上改善國產(chǎn)棉異性纖維嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)狀，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。