紅外光譜技術(shù)在紡織品檢測(cè)中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)

湯 輝，范逸峰

（浙江中天紡檢測(cè)有限公司，浙江 海寧 314419）

我國(guó)是紡織品大國(guó)，紡織品在我國(guó)有著悠久的歷史，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展和演變，紡織品加工工藝越來(lái)越復(fù)雜、優(yōu)良，同時(shí)也使紡織品質(zhì)量檢測(cè)工作難度越來(lái)越大。紅外光譜技術(shù)可以在不破壞紡織品的基礎(chǔ)上，完成對(duì)紡織品質(zhì)量和性能的檢測(cè)，具有高效、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)。盡管紅外光譜技術(shù)有著顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也針對(duì)紡織品行業(yè)形成了較為完善的檢測(cè)體系，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍然存在諸多問(wèn)題。為了不斷提高紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用效果，必須要加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)在紡織品檢測(cè)中的應(yīng)用研究。

1 紅外光譜技術(shù)簡(jiǎn)析

紅外光譜技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和創(chuàng)新，已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到多個(gè)行業(yè)中，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量、性能的檢測(cè)工作。紅外光譜主要是對(duì)吸收到的紅外線波長(zhǎng)進(jìn)行分析，根據(jù)吸收譜帶上反映的波長(zhǎng)位置等數(shù)據(jù)信息，對(duì)紡織品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、纖維強(qiáng)度、化學(xué)基團(tuán)等進(jìn)行分析和研判，獲取紡織品的質(zhì)量數(shù)據(jù)。

紅外光譜技術(shù)不局限于紡織品行業(yè)的質(zhì)量檢測(cè)，在奶粉、農(nóng)副產(chǎn)品、油脂、礦產(chǎn)等行業(yè)領(lǐng)域也有很高的應(yīng)用價(jià)值，能實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，同時(shí)還不會(huì)對(duì)被檢驗(yàn)產(chǎn)品造成結(jié)構(gòu)性損傷，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)制造質(zhì)量的有效管控。因此，紅外光譜技術(shù)在檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，也被行業(yè)人員廣泛認(rèn)可[1]。

2 紡織品檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)是紡織品生產(chǎn)制造和銷售大國(guó)，每年的紡織品國(guó)內(nèi)產(chǎn)品銷售以及貿(mào)易出口總量都在穩(wěn)步提升。紡織品的質(zhì)量會(huì)直接影響到銷售金額，甚至對(duì)我國(guó)的紡織業(yè)出口貿(mào)易造成較大影響，因此，我國(guó)已經(jīng)加強(qiáng)了對(duì)各類紡織品的質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定，不僅整體檢測(cè)技術(shù)水平不斷提升，紡織品行業(yè)的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在日趨完善，這對(duì)我國(guó)紡織品行業(yè)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。信息技術(shù)在紡織業(yè)的全面推廣與應(yīng)用，讓我國(guó)的紡織品檢測(cè)技術(shù)整體水平有了大幅度提升，無(wú)論是檢測(cè)能力，還是檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，都在逐步趕超西方發(fā)達(dá)國(guó)家。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用不僅顯著提升了紡織品的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量，還給我國(guó)的紡織品質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)了積極影響。

傳統(tǒng)的紡織品檢測(cè)技術(shù)比較落后，大多數(shù)情況下以人工檢測(cè)技術(shù)為主，比如利用顯微鏡檢測(cè)紡織品纖維形態(tài)、長(zhǎng)度、粗細(xì)程度。也可以采取燃燒法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，主要通過(guò)考察燃燒后的纖維形態(tài)、氣味、顏色等判斷紡織品的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。但必須要注意的是，這種檢測(cè)技術(shù)很容易受到外界因素的干擾，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性不高，尤其容易受到檢測(cè)人員技術(shù)水平、試劑溫度、環(huán)境濕度、檢測(cè)時(shí)間等因素的影響。盡管我國(guó)紡織品檢測(cè)技術(shù)水平已經(jīng)有了明顯的提升，但由于紡織品企業(yè)數(shù)量眾多，絕大多數(shù)企業(yè)屬于中小型企業(yè)，在檢測(cè)方面的投入比較少，部分企業(yè)缺少先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)。再加上企業(yè)為了控制生產(chǎn)成本，我國(guó)高精尖的紡織品檢測(cè)技術(shù)大多掌握在大型企業(yè)手中，很多中小企業(yè)并不具備先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)。

除了檢測(cè)技術(shù)有待全面推廣和創(chuàng)新，我國(guó)紡織品行業(yè)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一也是比較嚴(yán)重的問(wèn)題。紡織品采用的原料種類及配比存在較大的差異性，在一定程度上影響了紡織品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，絕大部分紡織品缺少國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，普遍以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主進(jìn)行管理，最終對(duì)紡織品檢驗(yàn)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展造成了一定阻礙[2]。

3 紅外光譜技術(shù)在紡織品檢測(cè)中的應(yīng)用

目前應(yīng)用在紡織品檢測(cè)中的紅外光譜技術(shù)主要分為透射技術(shù)和反射技術(shù)兩種。以透射技術(shù)為例，具有檢測(cè)穩(wěn)定性強(qiáng)、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性高、實(shí)用性突出等優(yōu)勢(shì)，在紡織品檢測(cè)中的應(yīng)用較為廣泛。如果對(duì)未知材料的紡織品進(jìn)行檢測(cè)，為了保證檢驗(yàn)的全面性，可以考慮使用鹵化堿壓片法。但這種檢驗(yàn)方法對(duì)技術(shù)人員的操作能力和待檢樣本的顆粒規(guī)格有較高的要求，尤其要確保待檢樣本顆粒尺寸低于紅外波長(zhǎng)。另外，薄膜法也是應(yīng)用較為廣泛的檢測(cè)技術(shù)，主要是將紡織品樣本溶液放在玻璃板上，經(jīng)過(guò)干燥處理后，待溶液完全揮發(fā)成膜，再利用紅外光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，得出最終的紡織品檢驗(yàn)結(jié)果。

雖然透射技術(shù)是比較有效的檢測(cè)技術(shù)，但存在檢驗(yàn)操作比較繁雜、檢測(cè)面比較窄等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，設(shè)計(jì)了更為科學(xué)有效的紅外光譜技術(shù)—反射技術(shù)。針對(duì)部分無(wú)法采取透射技術(shù)檢測(cè)的紡織品，可以采用反射技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于帶有涂層或者棉纖維等紡織品，衰減全反射法有著比較突出的檢測(cè)能力，只需要將待檢樣本放在衰減全反射的設(shè)備部件上即可。這種檢測(cè)技術(shù)有著高效率、高準(zhǔn)度等優(yōu)勢(shì)，而且不需要破壞紡織品[3]。

在紡織品的質(zhì)量檢測(cè)中，主要依靠紅外光譜技術(shù)對(duì)產(chǎn)品完成定量分析，從而確定紡織品的相關(guān)指標(biāo)是否符合質(zhì)量要求。紅外光譜技術(shù)的基本原理如圖1所示。

圖1 紅外光譜技術(shù)基本應(yīng)用原理

3.1 纖維組分檢測(cè)

在紡織品纖維組分檢測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)吸收譜帶進(jìn)行分析，最終確定紡織品的質(zhì)量和性能。由于紡織品纖維組分不同，吸收的紅外光譜強(qiáng)度也表現(xiàn)出較大的差異性。因此，需要根據(jù)不同類型的纖維組分，采取不同的定量檢測(cè)技術(shù)。

3.1.1 棉與錦綸混紡檢測(cè)

檢測(cè)人員通過(guò)多次測(cè)量紅外光譜在棉與錦綸混紡材料中的反射情況，得出紅外光譜校準(zhǔn)曲線。隨后，檢驗(yàn)人員繪制完整的紅外光譜曲線，再經(jīng)過(guò)詳細(xì)的測(cè)定，可以確定棉與錦綸混紡類紡織品中的錦綸含量、棉含量對(duì)應(yīng)的光譜帶位置，得出最終的紡織品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等質(zhì)量信息[4]。

3.1.2 棉與聚酯纖維檢測(cè)

聚酯纖維是目前紡織品中的常用材料，很多服裝、床上用品等紡織品都有不同比例的聚酯纖維成分。一直以來(lái)，在對(duì)棉與聚酯纖維類紡織品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，大多會(huì)選擇“直接測(cè)量法”，但這種檢測(cè)結(jié)論缺少實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，因此，目前會(huì)選擇使用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，能得出紡織品中聚酯纖維含量的光譜吸收強(qiáng)度等重要數(shù)據(jù)信息，據(jù)此計(jì)算出聚酯纖維在紅外光譜中的峰值。

3.1.3 棉與毛類紡織品檢測(cè)

在獲取檢驗(yàn)樣本時(shí)，必須要保證樣本規(guī)格符合檢測(cè)技術(shù)要求，確保棉與毛類紡織品的壓碎顆粒大小統(tǒng)一。在檢測(cè)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，紡織品中的棉含量不會(huì)與最終的紅外光譜特征峰值寬度產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。為了保證檢測(cè)整體水平，必須要從待檢樣品的樣本選取、顆粒的壓碎研磨時(shí)間等環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量管控，以保證在多次檢測(cè)后得出準(zhǔn)確的結(jié)論。

3.2 紡織品回潮率定量檢驗(yàn)

在紡織品質(zhì)量檢測(cè)中，回潮率是非常重要的檢驗(yàn)指標(biāo)，主要是判斷紡織品吸收水分的能力以及紡織品中含有多少水分。目前，在檢測(cè)回潮率時(shí)，優(yōu)先選擇使用紅外光譜技術(shù)。檢測(cè)人員先根據(jù)檢測(cè)需求，分別對(duì)每一類待檢紡織品進(jìn)行樣本采集，再將所有樣本放在同樣的環(huán)境條件下，根據(jù)不同類型的紡織品材料，選擇合適的烘烤干燥溫度，從而確定紡織品的實(shí)際回潮率。各類主要紡織品的烘烤干燥溫度區(qū)間如下：氯聚酯纖維為（75±2）℃，腈聚酯纖維為（110±2）℃，桑蠶絲為（140±2）℃，其他材料為（100±2）℃。

3.3 涂層類紡織品檢驗(yàn)

在開(kāi)展紡織品質(zhì)量檢測(cè)工作時(shí)，必須要注意對(duì)帶有外部涂層的紡織品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。目前，涂層類紡織品的數(shù)量和種類越來(lái)越多，如果涂層牢固性不強(qiáng)，會(huì)在后期的洗滌和使用過(guò)程中出現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)象，嚴(yán)重降低消費(fèi)者的好感、縮短紡織品的使用壽命。因此，需要利用紅外光譜技術(shù)對(duì)涂層類紡織品開(kāi)展檢驗(yàn)工作。

在檢測(cè)工作開(kāi)始之前，檢驗(yàn)人員應(yīng)做好待檢樣本的選取工作，盡量選擇涂層類紡織品的中心部位進(jìn)行樣本裁剪。選擇好樣本之后，需要將樣本放在干凈的玻璃瓶中并蓋上玻璃瓶蓋，防止空氣中的水分對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果造成不必要的干擾。在玻璃瓶中加入化學(xué)試劑之后，待瓶?jī)?nèi)液體完全沉淀后，選擇上部較為清澈的液體進(jìn)行檢測(cè)。利用紅外光譜技術(shù)對(duì)待檢物進(jìn)行照射、烘烤，再利用儀器呈現(xiàn)紡織品樣本的光譜圖，以判斷紡織品的材料質(zhì)量，尤其可以對(duì)紡織品涂層的化學(xué)穩(wěn)定性等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。

另外，利用紅外光譜技術(shù)還可以對(duì)紡織品中棉纖維的橫截面積進(jìn)行檢測(cè)。棉纖維的橫截面積比較小，要想獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，不能采取常規(guī)的人工檢驗(yàn)方法，而紅外光譜技術(shù)可以檢測(cè)出棉纖維的這一重要指標(biāo)。與此同時(shí)，紅外光譜技術(shù)能對(duì)棉纖維的馬克隆值、顏色深度和纖維強(qiáng)度等實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的檢測(cè)。

4 紅外光譜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題

4.1 檢測(cè)成本相對(duì)較高

盡管從整體上來(lái)看，我國(guó)紅外光譜儀器設(shè)備種類和數(shù)量都比較多，個(gè)別紅外光譜儀器設(shè)備先進(jìn)性突出、檢測(cè)精度高、檢測(cè)效果理想，但由于設(shè)備造價(jià)比較高、檢測(cè)成本比較高，部分中小企業(yè)很難承受高額紡織品檢測(cè)成本，導(dǎo)致紅外光譜技術(shù)無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)大面積推廣。

4.2 檢驗(yàn)人員操作技術(shù)水平偏低

新時(shí)期，紅外光譜技術(shù)有了明顯提升，更具信息化、現(xiàn)代化特征，尤其是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用范圍變得更大。但由于部分檢驗(yàn)人員對(duì)一些新的技術(shù)和操作規(guī)范不了解，在實(shí)際檢測(cè)工作中出現(xiàn)操作失誤等情況，無(wú)法真正發(fā)揮紅外光譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，降低了最終檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，部分技術(shù)人員的規(guī)范操作意識(shí)不足，在檢驗(yàn)過(guò)程中忽視了對(duì)溫度、濕度等因素的考量，而且在獲取待檢樣本時(shí)，未能嚴(yán)格控制樣本的規(guī)格、顆粒的大小，也會(huì)對(duì)最終的檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不利影響。

5 紅外光譜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

5.1 盡可能降低紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用成本

為了實(shí)現(xiàn)大面積推廣紅外光譜技術(shù)，真正發(fā)揮出這項(xiàng)技術(shù)的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，必須要做好技術(shù)優(yōu)化和儀器設(shè)備成本控制管理工作。從成本控制角度來(lái)看，濾光片型分析儀的檢測(cè)成本較低，不但檢測(cè)穩(wěn)定性比較高，而且日常的維護(hù)和保養(yǎng)成本也不高。但是，由于該分析儀的檢測(cè)覆蓋面比較小，針對(duì)一些特殊材質(zhì)的紡織品無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)，需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際檢測(cè)工作，使用功能性比較強(qiáng)的檢測(cè)設(shè)備，保證最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免其他因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度的干擾。

5.2 不斷提高檢驗(yàn)技術(shù)人員的整體技能水平和操作規(guī)范性

為了真正提高紡織品檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須不斷提升檢驗(yàn)技術(shù)人員的整體技能水平和操作規(guī)范性。首先，技術(shù)人員不僅要掌握基礎(chǔ)知識(shí)，還要能熟練、正確地使用電子計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的信息技術(shù)。其次，技術(shù)人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)操作流程開(kāi)展檢測(cè)工作，嚴(yán)格控制環(huán)境溫度和濕度，并做好待檢紡織品樣本的選取工作，尤其是帶有涂層的紡織品，更需要在合適的位置選擇檢測(cè)樣本。

檢驗(yàn)人員在使用紅外光譜儀器設(shè)備時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境管理工作，不僅要保證室內(nèi)環(huán)境干凈整潔，還要及時(shí)對(duì)干燥劑等化學(xué)藥劑進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)干燥劑等化學(xué)藥劑出現(xiàn)變性情況，應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行更換處理，避免檢測(cè)結(jié)果誤差過(guò)大。紡織品樣本應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)均勻分布。因此，檢驗(yàn)人員應(yīng)將檢驗(yàn)樣本的成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)嚴(yán)格控制在1%以上，以獲得比較準(zhǔn)確的檢驗(yàn)結(jié)果。

紡織品樣本應(yīng)保證數(shù)量充足，如果檢驗(yàn)樣本數(shù)量偏少，就無(wú)法確保檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，檢驗(yàn)人員應(yīng)提高紡織品樣本數(shù)量的充裕性和穩(wěn)定性。但檢驗(yàn)樣本數(shù)量也不宜過(guò)多，否則雖然可以使檢驗(yàn)結(jié)果的平均數(shù)值盡可能貼近真實(shí)數(shù)值，但會(huì)增加檢驗(yàn)人員的工作量。在對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，必須嚴(yán)格控制待檢樣本中的水分，一旦水分含量過(guò)高，會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。在使用所有儀器、設(shè)備前，都需要進(jìn)行特殊的清理，保持玻璃瓶、壓片模具等儀器的潔凈性。另外，技術(shù)人員應(yīng)在開(kāi)啟紅外光譜設(shè)備前，確保環(huán)境溫度和濕度在合理范圍內(nèi)、電壓穩(wěn)定。開(kāi)啟紅外光譜儀器后，盡量不立即使用，最好空放30 min左右，使紅外光譜儀器的性能盡可能維持在最穩(wěn)定的狀態(tài)。根據(jù)待檢紡織品樣本的特點(diǎn)，檢驗(yàn)人員需要制定合理的檢測(cè)方案，確保樣本制作的規(guī)范性和合理性。

6 結(jié)語(yǔ)

紅外光譜技術(shù)已經(jīng)在紡織品檢測(cè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，且檢測(cè)技術(shù)整體水平仍然在不斷提升。為了最大限度地提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須要不斷更新現(xiàn)有紅外光譜設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)，提高技術(shù)人員的整體操作能力，嚴(yán)格按照相關(guān)流程進(jìn)行操作，保證樣本采集的合理性，做好檢驗(yàn)環(huán)境溫濕度的控制，以準(zhǔn)確判斷紡織品的質(zhì)量是否合格。