近紅外法快速測定棉氨混紡比

徐霞，王京力，趙珍玉

（中山出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東中山528403）

0 引言

棉氨混紡織物在中國紡織品市場中的占有率約為15%，因此棉氨混紡織物的定量檢測在日常檢測中尤為重要。目前棉氨混紡比的檢測方法有拆紗法、二甲基乙酰胺法和二甲基甲酰胺法[1]。其中拆紗法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，化學(xué)法使用的二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺有毒性，對皮膚有刺激作用，要求較高的測試溫度，必須在良好的通風(fēng)設(shè)備中進(jìn)行。這兩種化學(xué)方法環(huán)境污染大，檢測成本高，對檢測人員的要求也較高，檢測過程對樣品是破壞性的。

近紅外光譜分析技術(shù)作為一種新興快速發(fā)展的無損檢測技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于紡織品成分定性和定量檢測，可在幾分鐘內(nèi)完成對紡織品的定性分析和定量檢測[2-6]，得到纖維種類或纖維成分含量的比例。將近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于棉氨混紡比的檢測可減少人力物力的投入，避免環(huán)境污染，縮短檢測時(shí)間，提高工作效率。但是現(xiàn)有的棉氨近紅外定量模型對一部分樣品檢測結(jié)果很準(zhǔn)確，仍存在樣品檢測結(jié)果不理想的現(xiàn)象，甚至有時(shí)根本檢測不到氨綸的存在。

試驗(yàn)對近紅外法測試棉氨混紡比含量的適用范圍及樣品厚度對檢測結(jié)果的影響進(jìn)行研究。

1 適用棉氨織物種類

市面上棉氨織物中棉纖維與氨綸的混合形式一般有兩種：一種是棉氨包芯紗，氨綸包裹于棉纖維內(nèi)（見圖1）；另一種是棉氨并織紗，一根棉紗或幾根棉紗與氨綸共同織造（見圖2）。第一類棉氨包芯紗主要用于機(jī)織物，第二類并織紗主要存在于針織物。用近紅外光譜法分別測試上述兩類混合形式。

圖1 棉氨包芯紗橫截面圖

圖2 棉氨并織紗橫截面圖

1.1 棉氨包芯紗樣品

對含有棉氨包芯紗的織物進(jìn)行檢測，共檢測樣品146 份，有40 份樣品的近紅外預(yù)測值與拆紗法測試值相差在3%以上。部分樣品測試的詳細(xì)結(jié)果見表1，部分紗線粗細(xì)微觀結(jié)構(gòu)圖見表2。

牛仔布中棉/氨包芯紗為粗特紗，紗線特?cái)?shù)一般為36.9-84.4 tex。直徑范圍約為233-353 μm。從表1 中可以看到，所測試的牛仔布緯紗直徑在233-300 μm。除牛仔布之外的棉氨包芯紗有粗特紗也有中特紗還有部分細(xì)特紗，中特紗紗線特?cái)?shù)一般為20.4-31.1 tex，紗線直徑范圍一般為180-220 μm。高特紗紗線支數(shù)一般為9.8-19.7 tex，紗線直徑范圍一般在120-180 μm。從表1 中可以看到所測試的機(jī)織物緯紗直徑為152-295 μm，既有粗特紗又有中特紗和細(xì)特紗。目前近紅外光譜分析法對紡織品進(jìn)行測試主要采用的是漫反射的方式，漫反射光中包含有織物的內(nèi)部組分含量和纖維結(jié)構(gòu)信息，通過測試漫反射光得到組分的光學(xué)特性參數(shù)。在棉包氨綸紗中棉紗有一定捻度，棉纖維緊緊的把氨綸完全包覆在里面。由表1 可以看出當(dāng)緯紗直徑為240 μm 時(shí)，近紅外光譜還能檢測到氨綸的存在，但是到了緯紗直徑為256 μm 時(shí)，近紅外光譜法已經(jīng)檢測不到氨綸的存在。相同能量的光在這種情況下只能反射到棉纖維的結(jié)構(gòu)信息，無法測得氨綸纖維的信息，這種情況下測試結(jié)果只能顯示出棉纖維含量為100%。由此可以看出，在含有棉氨包芯紗的織物中，棉氨包芯紗的紗線直徑超過240 μm 后，近紅外光不能照射到氨綸上面，沒有反射光，無法檢測到氨綸含量。

表1 棉氨包芯紗織物近紅外預(yù)測值與拆紗法比較表

從表2 中更能直觀的看出紗線的粗細(xì)。表2 中的樣品1、2、3、4 分別對應(yīng)于表1 中的樣品22、23、25 和19。表2 中的樣品1、樣品2 紗線較粗，有類似牛仔布風(fēng)格，所以在用近紅外光譜法檢測時(shí)其正面也無法檢測到氨綸的存在，所以其正面氨綸含量為0。但樣品1、樣品2 紗線的直徑未達(dá)到240 μm，所以近紅外光譜還是從反面檢測到了氨綸的存在。樣品3 的紗線直徑為278 μm，近紅外光譜法檢測正反面都無法檢測到氨綸的存在，使得測試結(jié)果顯示氨綸含量為0。樣品4 的直徑明顯小于樣品1、2、3 的直徑，其近紅外光譜的預(yù)測值也更接近拆紗法的經(jīng)典值。因此紗線越粗，近紅外線越不能探測到氨綸的存在，紗線粗到一定程度達(dá)到240 μ m 后，用近紅外測試儀對氨綸的檢測值為0。

表2 部分樣品微觀結(jié)構(gòu)比較表

1.2 棉氨并織紗樣品

用近紅外光譜法對棉/氨緯編平紋織物進(jìn)行檢測，共檢測156 份，測試結(jié)果平均值與拆紗法的差異在3%以內(nèi)。其中部分測試結(jié)果見表3：

從表4 可以看出織物厚度達(dá)到一定厚度后，近紅外預(yù)測值和拆紗法測試值比較接近。表4 中樣品2、樣品4、樣品9 織物在折疊了2 層

表3 棉氨緯編織物近紅外預(yù)測值與拆紗法比較表

通過對156 份棉氨并織紗針織物進(jìn)行測試分析，可以得出近紅外光譜法可以應(yīng)用于棉氨并織紗針織物的測試。針織用紗線質(zhì)量要求較高一般為中特紗和高特紗，中特紗紗線特?cái)?shù)一般為20.4-31.1 tex，紗線直徑范圍一般為180-220 μm，高支紗紗線支數(shù)一般為9.8-19.7 tex，紗線直徑范圍一般在120-180 μm。從表3 中可以看出棉紗直徑為160-210 μm，為中特紗或高特紗。棉氨并織紗針織物均為棉紗與氨綸紗并織，棉紗與氨綸紗受到近紅外光的幾率是均等的。同時(shí)，棉氨并織紗中棉紗捻度小，紗細(xì)線，相對棉氨包芯紗而言粗細(xì)適中，對用近紅外光譜法來說，這種織物是均質(zhì)的。通過分析所有棉氨混紡織物測試數(shù)據(jù)，所有近紅外法測出氨綸數(shù)據(jù)均低于拆紗法測試結(jié)果，這是因?yàn)槊藜喌闹睆奖劝本]紗的直徑大，雖然棉紗與氨綸紗受到近紅外光的幾率是均等的，但是棉紗會(huì)遮擋一部分氨綸紗所接收的光線，因此氨綸紗所反射回的光線無法精確地反映其含量的信息。

2 測試厚度的影響

近紅外光譜測試法是基于測試光線的漫反射，但是測試光無法透過織物照射到其它物體上。因此近紅外光譜測試對織物厚度有一定要求，織物越厚，折疊層數(shù)越多，試驗(yàn)測試越準(zhǔn)確。對不同厚度的棉氨織物進(jìn)行測試，見表4 和圖3。時(shí)，織物厚度達(dá)到一定程度，但是近紅外預(yù)測值離經(jīng)典值還有一定數(shù)值。隨著樣品層數(shù)的（樣品厚度）的繼續(xù)增加，近紅外預(yù)測值越接近經(jīng)典值。由圖3 可以看出，當(dāng)織物被折層數(shù)超過6 層后近紅外預(yù)測值趨于穩(wěn)定。主要由于織物層數(shù)不夠多，近紅外光線還會(huì)透過織物照射到織物底下的物質(zhì)，測試結(jié)果會(huì)有一定影響。一般織物4 層后都能達(dá)到近紅外法所需要的測試厚度，但是為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，所測織物層數(shù)最好選擇在6 層或以上。

表4 不同厚度棉/氨織物近紅外預(yù)測值與拆紗法測試值的比較

3 結(jié)論

近紅外光譜法雖然已經(jīng)應(yīng)用于紡織品定量測試方面，但是由于紡織品多樣性導(dǎo)致測試結(jié)果準(zhǔn)確度不夠。近紅外光譜法可以對部分含有棉/氨包芯紗的紡織品進(jìn)行測試，樣品的測試結(jié)果與拆紗法測試結(jié)果相差3%以內(nèi)。但是當(dāng)棉/氨包芯紗直徑大于240 μm 后，近紅外儀器中的光無法照射紗線里面的氨綸時(shí)氨綸含量顯示為0。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29862—2013《紡織品纖維含量的標(biāo)識(shí)》規(guī)定，當(dāng)標(biāo)簽上的某種纖維含量≤10%時(shí)，纖維含量允差為3%，當(dāng)某種纖維含量≤3%，實(shí)際含量不得為0。在現(xiàn)有的棉/氨近紅外模型的條件下，可以對緯紗直徑小于240 μm 的機(jī)織物進(jìn)行測試。

棉氨并織紗大部分為棉紗與氨綸紗并織的針織物，棉紗與氨綸紗受到近紅外光的幾率是均等的，對近紅外光譜法而言，這種織物是均質(zhì)的。因此采用近紅外光譜法對棉/氨針織布進(jìn)行檢測，所有樣品的測試結(jié)果與拆紗法測試結(jié)果相差均在3%以內(nèi)，測試結(jié)果的均勻度也較好，近紅外光譜法可以對棉/氨針織物進(jìn)行測試。

用近紅外光譜法對紡織品進(jìn)行測試時(shí)，樣品厚度要達(dá)到一定厚度且織物層數(shù)要達(dá)到6 層或以上，這樣測試結(jié)果才具有一定穩(wěn)定性，測試結(jié)果與拆紗法測試結(jié)果相差3%以內(nèi)。

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T2910-2009 紡織品定量化學(xué)分析[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[2]柴金朝,金尚忠.近紅外光譜技術(shù)在紡織品定性檢測中的應(yīng)用[J].紡織學(xué)報(bào).2009,30(4)：55-58.

[3]吳桂芳,何勇.應(yīng)用可見／近紅外光譜進(jìn)行紡織纖維鑒別的研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010,30(2):331-335..

[4]袁洪福,常瑞學(xué),田玲玲等.紡織纖維及其制品非破壞性快速鑒別的研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010,30(5):1229-1233.

[5]陸婉珍.現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)(第二版)[M].北京：中國石化出版社,2007.

[6]嚴(yán)衍祿,趙龍蓮,韓東海,等.近紅外光譜分析基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,2005.