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]。其中拆紗法費時費力，化學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，必須在良好的通風設備中進行。這兩種化學方法環境污染大，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作為一種新興快速發展的無損檢測技術已經開始應用于紡織品成分定性和定量檢測，可在幾分鐘內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應用于棉氨混紡比的檢測可減少人力物力的投入，避免環境污染，縮短檢測時間，提高工作效率。但是現有的棉氨近紅外定量模型對一部分樣品檢測結果很準確，仍存在樣品檢測結果不理想的現象，甚至有時根本檢測不到氨綸的存在。

試驗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果的影響進行研究。

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（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行檢測，共檢測樣品146 份，有40 份樣品的近紅外預測值與拆紗法測試值相差在3%以上。部分樣品測試的詳細結果見表1，部分紗線粗細微觀結構圖見表2。

牛仔布中棉/氨包芯紗為粗特紗，紗線特數一般為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特紗，中特紗紗線特數一般為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織物緯紗直徑為152-295 μm，既有粗特紗又有中特紗和細特紗。目前近紅外光譜分析法對紡織品進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部組分含量和纖維結構信息，通過測試漫反射光得到組分的光學特性參數。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 可以看出當緯紗直徑為240 μm 時，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，近紅外光譜法已經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構信息，無法測得氨綸纖維的信息，這種情況下測試結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。表2 中的樣品1、2、3、4 分別對應于表1 中的樣品22、23、25 和19。表2 中的樣品1、樣品2 紗線較粗，有類似牛仔布風格，所以在用近紅外光譜法檢測時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，其近紅外光譜的預測值也更接近拆紗法的經典值。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 部分樣品微觀結構比較表

1.2 棉氨并織紗樣品

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

從表4 可以看出織物厚度達到一定厚度后，近紅外預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測值與拆紗法比較表

通過對156 份棉氨并織紗針織物進行測試分析，可以得出近紅外光譜法可以應用于棉氨并織紗針織物的測試。針織用紗線質量要求較高一般為中特紗和高特紗，中特紗紗線特數一般為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，棉氨并織紗中棉紗捻度小，紗細線，相對棉氨包芯紗而言粗細適中，對用近紅外光譜法來說，這種織物是均質的。通過分析所有棉氨混紡織物測試數據，所有近紅外法測出氨綸數據均低于拆紗法測試結果，這是因為棉紗的直徑比氨綸紗的直徑大，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，折疊層數越多，試驗測試越準確。對不同厚度的棉氨織物進行測試，見表4 和圖3。時，織物厚度達到一定程度，但是近紅外預測值離經典值還有一定數值。隨著樣品層數的（樣品厚度）的繼續增加，近紅外預測值越接近經典值。由圖3 可以看出，當織物被折層數超過6 層后近紅外預測值趨于穩定。主要由于織物層數不夠多，近紅外光線還會透過織物照射到織物底下的物質，測試結果會有一定影響。一般織物4 層后都能達到近紅外法所需要的測試厚度，但是為確保結果的準確性，所測織物層數最好選擇在6 層或以上。

表4 不同厚度棉/氨織物近紅外預測值與拆紗法測試值的比較

3 結論

近紅外光譜法雖然已經應用于紡織品定量測試方面，但是由于紡織品多樣性導致測試結果準確度不夠。近紅外光譜法可以對部分含有棉/氨包芯紗的紡織品進行測試，樣品的測試結果與拆紗法測試結果相差3%以內。但是當棉/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氨綸含量顯示為0。根據標準GB/T 29862—2013《紡織品纖維含量的標識》規定，當標簽上的某種纖維含量≤10%時，纖維含量允差為3%，當某種纖維含量≤3%，實際含量不得為0。在現有的棉/氨近紅外模型的條件下，可以對緯紗直徑小于240 μm 的機織物進行測試。

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，這種織物是均質的。因此采用近紅外光譜法對棉/氨針織布進行檢測，所有樣品的測試結果與拆紗法測試結果相差均在3%以內，測試結果的均勻度也較好，近紅外光譜法可以對棉/氨針織物進行測試。

用近紅外光譜法對紡織品進行測試時，樣品厚度要達到一定厚度且織物層數要達到6 層或以上，這樣測試結果才具有一定穩定性，測試結果與拆紗法測試結果相差3%以內。

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T2910-2009 紡織品定量化學分析[S].北京:中國標準出版社,2009.

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

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

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

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

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