近红外法快速测定棉氨混纺比

徐霞，王京力，赵珍玉

（中山出入境检验检疫局，广东中山528403）

0 引言

棉氨混纺织物在中国纺织品市场中的占有率约为15%，因此棉氨混纺织物的定量检测在日常检测中尤为重要。目前棉氨混纺比的检测方法有拆纱法、二甲基乙酰胺法和二甲基甲酰胺法[1]。其中拆纱法费时费力，化学法使用的二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺有毒性，对皮肤有刺激作用，要求较高的测试温度，必须在良好的通风设备中进行。这两种化学方法环境污染大，检测成本高，对检测人员的要求也较高，检测过程对样品是破坏性的。

近红外光谱分析技术作为一种新兴快速发展的无损检测技术已经开始应用于纺织品成分定性和定量检测，可在几分钟内完成对纺织品的定性分析和定量检测[2-6]，得到纤维种类或纤维成分含量的比例。将近红外光谱分析技术应用于棉氨混纺比的检测可减少人力物力的投入，避免环境污染，缩短检测时间，提高工作效率。但是现有的棉氨近红外定量模型对一部分样品检测结果很准确，仍存在样品检测结果不理想的现象，甚至有时根本检测不到氨纶的存在。

试验对近红外法测试棉氨混纺比含量的适用范围及样品厚度对检测结果的影响进行研究。

1 适用棉氨织物种类

市面上棉氨织物中棉纤维与氨纶的混合形式一般有两种：一种是棉氨包芯纱，氨纶包裹于棉纤维内（见图1）；另一种是棉氨并织纱，一根棉纱或几根棉纱与氨纶共同织造（见图2）。第一类棉氨包芯纱主要用于机织物，第二类并织纱主要存在于针织物。用近红外光谱法分别测试上述两类混合形式。

图1 棉氨包芯纱横截面图

图2 棉氨并织纱横截面图

1.1 棉氨包芯纱样品

对含有棉氨包芯纱的织物进行检测，共检测样品146 份，有40 份样品的近红外预测值与拆纱法测试值相差在3%以上。部分样品测试的详细结果见表1，部分纱线粗细微观结构图见表2。

牛仔布中棉/氨包芯纱为粗特纱，纱线特数一般为36.9-84.4 tex。直径范围约为233-353 μm。从表1 中可以看到，所测试的牛仔布纬纱直径在233-300 μm。除牛仔布之外的棉氨包芯纱有粗特纱也有中特纱还有部分细特纱，中特纱纱线特数一般为20.4-31.1 tex，纱线直径范围一般为180-220 μm。高特纱纱线支数一般为9.8-19.7 tex，纱线直径范围一般在120-180 μm。从表1 中可以看到所测试的机织物纬纱直径为152-295 μm，既有粗特纱又有中特纱和细特纱。目前近红外光谱分析法对纺织品进行测试主要采用的是漫反射的方式，漫反射光中包含有织物的内部组分含量和纤维结构信息，通过测试漫反射光得到组分的光学特性参数。在棉包氨纶纱中棉纱有一定捻度，棉纤维紧紧的把氨纶完全包覆在里面。由表1 可以看出当纬纱直径为240 μm 时，近红外光谱还能检测到氨纶的存在，但是到了纬纱直径为256 μm 时，近红外光谱法已经检测不到氨纶的存在。相同能量的光在这种情况下只能反射到棉纤维的结构信息，无法测得氨纶纤维的信息，这种情况下测试结果只能显示出棉纤维含量为100%。由此可以看出，在含有棉氨包芯纱的织物中，棉氨包芯纱的纱线直径超过240 μm 后，近红外光不能照射到氨纶上面，没有反射光，无法检测到氨纶含量。

表1 棉氨包芯纱织物近红外预测值与拆纱法比较表

从表2 中更能直观的看出纱线的粗细。表2 中的样品1、2、3、4 分别对应于表1 中的样品22、23、25 和19。表2 中的样品1、样品2 纱线较粗，有类似牛仔布风格，所以在用近红外光谱法检测时其正面也无法检测到氨纶的存在，所以其正面氨纶含量为0。但样品1、样品2 纱线的直径未达到240 μm，所以近红外光谱还是从反面检测到了氨纶的存在。样品3 的纱线直径为278 μm，近红外光谱法检测正反面都无法检测到氨纶的存在，使得测试结果显示氨纶含量为0。样品4 的直径明显小于样品1、2、3 的直径，其近红外光谱的预测值也更接近拆纱法的经典值。因此纱线越粗，近红外线越不能探测到氨纶的存在，纱线粗到一定程度达到240 μ m 后，用近红外测试仪对氨纶的检测值为0。

表2 部分样品微观结构比较表

1.2 棉氨并织纱样品

用近红外光谱法对棉/氨纬编平纹织物进行检测，共检测156 份，测试结果平均值与拆纱法的差异在3%以内。其中部分测试结果见表3：

从表4 可以看出织物厚度达到一定厚度后，近红外预测值和拆纱法测试值比较接近。表4 中样品2、样品4、样品9 织物在折叠了2 层

表3 棉氨纬编织物近红外预测值与拆纱法比较表

通过对156 份棉氨并织纱针织物进行测试分析，可以得出近红外光谱法可以应用于棉氨并织纱针织物的测试。针织用纱线质量要求较高一般为中特纱和高特纱，中特纱纱线特数一般为20.4-31.1 tex，纱线直径范围一般为180-220 μm，高支纱纱线支数一般为9.8-19.7 tex，纱线直径范围一般在120-180 μm。从表3 中可以看出棉纱直径为160-210 μm，为中特纱或高特纱。棉氨并织纱针织物均为棉纱与氨纶纱并织，棉纱与氨纶纱受到近红外光的几率是均等的。同时，棉氨并织纱中棉纱捻度小，纱细线，相对棉氨包芯纱而言粗细适中，对用近红外光谱法来说，这种织物是均质的。通过分析所有棉氨混纺织物测试数据，所有近红外法测出氨纶数据均低于拆纱法测试结果，这是因为棉纱的直径比氨纶纱的直径大，虽然棉纱与氨纶纱受到近红外光的几率是均等的，但是棉纱会遮挡一部分氨纶纱所接收的光线，因此氨纶纱所反射回的光线无法精确地反映其含量的信息。

2 测试厚度的影响

近红外光谱测试法是基于测试光线的漫反射，但是测试光无法透过织物照射到其它物体上。因此近红外光谱测试对织物厚度有一定要求，织物越厚，折叠层数越多，试验测试越准确。对不同厚度的棉氨织物进行测试，见表4 和图3。时，织物厚度达到一定程度，但是近红外预测值离经典值还有一定数值。随着样品层数的（样品厚度）的继续增加，近红外预测值越接近经典值。由图3 可以看出，当织物被折层数超过6 层后近红外预测值趋于稳定。主要由于织物层数不够多，近红外光线还会透过织物照射到织物底下的物质，测试结果会有一定影响。一般织物4 层后都能达到近红外法所需要的测试厚度，但是为确保结果的准确性，所测织物层数最好选择在6 层或以上。

表4 不同厚度棉/氨织物近红外预测值与拆纱法测试值的比较

3 结论

近红外光谱法虽然已经应用于纺织品定量测试方面，但是由于纺织品多样性导致测试结果准确度不够。近红外光谱法可以对部分含有棉/氨包芯纱的纺织品进行测试，样品的测试结果与拆纱法测试结果相差3%以内。但是当棉/氨包芯纱直径大于240 μm 后，近红外仪器中的光无法照射纱线里面的氨纶时氨纶含量显示为0。根据标准GB/T 29862—2013《纺织品纤维含量的标识》规定，当标签上的某种纤维含量≤10%时，纤维含量允差为3%，当某种纤维含量≤3%，实际含量不得为0。在现有的棉/氨近红外模型的条件下，可以对纬纱直径小于240 μm 的机织物进行测试。

棉氨并织纱大部分为棉纱与氨纶纱并织的针织物，棉纱与氨纶纱受到近红外光的几率是均等的，对近红外光谱法而言，这种织物是均质的。因此采用近红外光谱法对棉/氨针织布进行检测，所有样品的测试结果与拆纱法测试结果相差均在3%以内，测试结果的均匀度也较好，近红外光谱法可以对棉/氨针织物进行测试。

用近红外光谱法对纺织品进行测试时，样品厚度要达到一定厚度且织物层数要达到6 层或以上，这样测试结果才具有一定稳定性，测试结果与拆纱法测试结果相差3%以内。

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T2910-2009 纺织品定量化学分析[S].北京:中国标准出版社,2009.

[2]柴金朝,金尚忠.近红外光谱技术在纺织品定性检测中的应用[J].纺织学报.2009,30(4)：55-58.

[3]吴桂芳,何勇.应用可见／近红外光谱进行纺织纤维鉴别的研究[J].光谱学与光谱分析，2010,30(2):331-335..

[4]袁洪福,常瑞学,田玲玲等.纺织纤维及其制品非破坏性快速鉴别的研究[J].光谱学与光谱分析，2010,30(5):1229-1233.

[5]陆婉珍.现代近红外光谱分析技术(第二版)[M].北京：中国石化出版社,2007.

[6]严衍禄,赵龙莲,韩东海,等.近红外光谱分析基础与应用[M].北京：中国轻工业出版社,2005.