羊絨與羊毛纖維鑒別方法探析

王 華

(東華大學(xué)，上海 201620)

羊絨與羊毛纖維鑒別方法探析

王 華

(東華大學(xué)，上海 201620)

分別采用燃燒法、光學(xué)投影顯微鏡法、掃描電子顯微鏡法、紅外光譜分析法和近紅外光譜分析法來鑒別羊絨、羊毛纖維，分析了各種鑒別方法的優(yōu)缺點(diǎn)、適用性和有效性；結(jié)果表明用近紅外技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地鑒別羊絨與羊毛纖維。

羊絨羊毛；纖維鑒別；檢驗(yàn)方法；近紅外光譜分析

羊絨是一種珍貴、稀有的特種動(dòng)物纖維，被譽(yù)為“纖維寶石”，是最貴的天然紡織原料，主要用于制作高檔服裝面料。而同是天然動(dòng)物毛類纖維的羊毛價(jià)格要低很多，且不易與羊絨纖維區(qū)別開來。即在纖維檢測(cè)領(lǐng)域羊絨、羊毛的鑒別一直是個(gè)難題。為此，分別用燃燒法、光學(xué)投影顯微鏡法、掃描電子顯微鏡法、紅外光譜分析法和近紅外光譜分析法對(duì)羊絨、羊毛纖維進(jìn)行檢測(cè)，以探析其優(yōu)缺點(diǎn)、適用性和有效性。

1 試驗(yàn)材料和儀器

試驗(yàn)材料：赤峰羊絨，鄂爾多斯羊絨，由上海市纖維檢驗(yàn)所提供；青海羊毛，甘肅羊毛，由上海市纖維檢驗(yàn)所提供。

試驗(yàn)儀器：上海YG002C型纖維檢測(cè)系統(tǒng)；日本JSM-5610LV掃描電子顯微鏡；德國(guó)布魯克MPA近紅外光譜儀；美國(guó)NICOLET-380傅里葉紅外光譜儀。

2 結(jié)果和分析

2.1 燃燒法

對(duì)羊絨、羊毛燃燒狀態(tài)的描述見表1。

表1 羊絨、羊毛燃燒狀態(tài)

由表1可知，羊絨、羊毛在燃燒過程中的現(xiàn)象一致，燃燒氣味和燃燒殘留物狀態(tài)也相同，這是因?yàn)檠蚪q、羊毛纖維的基本組成都是角蛋白質(zhì)，同屬蛋白質(zhì)纖維。因此羊絨和羊毛不能通過燃燒來進(jìn)行鑒別。

2.2 光學(xué)顯微鏡法

圖1、圖2分別是羊絨、羊毛纖維放大500倍的縱向、橫向外觀結(jié)構(gòu)圖。

由圖1可看出，在光學(xué)顯微鏡下羊絨鱗片比羊毛薄，排列均勻，透光性好，鱗片呈環(huán)狀包覆在毛干上，排列緊密，鱗片翹角不明顯，見圖1(a)；羊毛纖維的鱗片較厚，排列緊密，間距小，表面突起較多，缺乏平滑感，鱗片翹角較明顯，見圖1(b)。

由圖2可看出，羊絨與羊毛的纖維截面都呈圓形，羊絨呈規(guī)則圓形，羊毛近似圓形，羊毛的纖維截面圓整度較好。即兩者的截面圖雖有些差別，但區(qū)別不是很明顯。

雖然羊絨、羊毛兩種纖維在細(xì)度、表面鱗片厚度上存在一些差異，但差別非常細(xì)微，檢測(cè)人員不易快速、準(zhǔn)確識(shí)別。因此光學(xué)顯微鏡方法雖然操作容易、試樣準(zhǔn)備方便、測(cè)試成本低，但其檢測(cè)準(zhǔn)確性過于依賴檢測(cè)人員的水平和經(jīng)驗(yàn)，受人為因素影響大。

2.3 掃描電子顯微鏡法

圖3是用掃描電子顯微鏡在放大2 000倍條件下，觀察到的羊絨、羊毛纖維的表面特征。

掃描電子顯微鏡法主要是根據(jù)纖維表面鱗片的特征來鑒別纖維，從圖3可測(cè)量出羊絨纖維鱗片的邊緣高度要低于羊毛。然而若在檢測(cè)前對(duì)纖維面料進(jìn)行了化學(xué)處理或機(jī)械加工，使纖維表面鱗片受到損傷，其厚度就會(huì)發(fā)生變化，鑒別的準(zhǔn)確性就會(huì)受到影響。此外，該檢測(cè)方法易受檢測(cè)人員主觀判斷的影響，且掃描電子顯微鏡價(jià)格昂貴，試樣準(zhǔn)備也較麻煩，測(cè)試速度較慢，不易推廣。

2.4 紅外光譜分析法

將纖維樣品固定于紅外光譜分析儀的采樣器上，對(duì)樣品進(jìn)行掃描獲得紅外光譜，取平均圖譜如圖4所示。

從圖4可看出，羊絨、羊毛纖維的吸收光譜幾乎相同，兩者的紅外光譜強(qiáng)吸收峰和弱吸收峰也相差無幾，很難對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別。此外，圖譜分析過程對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)技術(shù)要求較高，紅外光譜在定量分析過程中誤差也較大。

2.5 近紅外光譜分析法

使用近紅外光譜儀采集到的羊絨、羊毛纖維光譜如圖5所示，顯然兩種纖維的近紅外光圖比較相似，其波峰和波谷極為相似，有些甚至重疊，這是源于羊絨、羊毛兩種纖維的化學(xué)成分和化學(xué)結(jié)構(gòu)幾乎相同。即通過肉眼無法對(duì)兩種纖維的光譜進(jìn)行辨別分析。

為此，使用OPUS軟件對(duì)采集到的原始譜圖進(jìn)行預(yù)處理，通過一階導(dǎo)數(shù)、矢量歸一化、二階導(dǎo)數(shù)等多種預(yù)處理，不斷變化選擇平滑點(diǎn)數(shù)。最終采用二階導(dǎo)數(shù)和矢量歸一化法，平滑點(diǎn)數(shù)選擇13，選擇差別較大的一段波譜，采用標(biāo)準(zhǔn)法(歐式距離)查看光譜。圖6是利用二階導(dǎo)數(shù)等預(yù)處理之后的圖譜。通過調(diào)整定性模型的各項(xiàng)參數(shù)，建立定性分析模型，由幾種已知的羊絨、羊毛樣品對(duì)所建立的定性鑒別模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明此方法對(duì)羊絨、羊毛的鑒別正確率達(dá)到100%(見表2)。即用近紅外光譜分析法可準(zhǔn)確鑒別羊絨、羊毛纖維。

纖維樣品樣品驗(yàn)證數(shù)/個(gè)正確數(shù)/個(gè)錯(cuò)誤數(shù)/個(gè)模型識(shí)別率/%羊 絨10100100羊 毛10100100

近紅外光譜分析法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)分析速度快，樣品可在短短的幾分鐘內(nèi)完成檢測(cè)；(2)適用樣品范圍廣，可直接對(duì)不同形態(tài)的樣品進(jìn)行檢測(cè)；(3)分析效率高，通過測(cè)量樣品的光譜數(shù)據(jù)和已建立的驗(yàn)證模型就可對(duì)樣品進(jìn)行定性分析；(4)具有可傳輸性，能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)；(5)檢測(cè)樣品不用預(yù)處理，檢測(cè)分析過程不會(huì)產(chǎn)生污染；(6)操作便捷，對(duì)檢測(cè)人員要求不高，通過簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗。

近紅外光譜分析法的技術(shù)難題是所建立的數(shù)據(jù)模型的代表性，若建模過程中樣品收集不夠廣泛，其檢測(cè)的準(zhǔn)確性也難以保證。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)有的羊絨、羊毛檢測(cè)技術(shù)下，檢測(cè)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，僅靠某一種檢測(cè)方法很難做到快速、準(zhǔn)確地鑒別羊絨與羊毛纖維；相比之下，應(yīng)用近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)來鑒別羊絨、羊毛纖維具有一定的優(yōu)勢(shì)。若將顯微鏡法和近紅外光譜法相結(jié)合來鑒別羊絨、羊毛纖維，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性將會(huì)得到進(jìn)一步提高。隨著科技發(fā)展和相關(guān)研究的不斷深入，近紅外技術(shù)應(yīng)會(huì)成為羊毛檢測(cè)領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)。

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Study on the Identification Methods of Clothing Cashmere and Wool Fiber

WANG Hua

(Donghua University, Shanghai 201620, China)

Cashmere and wool fiber were identified through combustion method, optical projection microscopy, scanning electron microscopy, infrared spectrum analysis and methods of near infrared spectrum. The advantages, disadvantages, applicability and effectiveness of each fiber identification method were analyzed. The results showed that the cashmere and wool fiber could be quickly& accurately identified by near infrared technology.

cashmere wool; fiber identification; testing method; near infrared spectrum analysis

2016-10-04；

2016-11-18

王 華(1982-)，男，陜西漢中人，在讀碩士研究生，研究方向：纖維檢測(cè),E-mail：185727132@qq.com。

TS

B

1673-0356(2016)12-0044-03