優(yōu)化標準FZ/T 01101-2008《紡織品 纖維含量的測定 物理法》
來源：曹楚鳳 郭榮幸 楊欣卉 王 君 中國纖檢 2010/11/30 18:29:57 編輯：Zxf紡織品品質包含內容廣泛，其中紡織纖維種類及含量是品質的重要內容之一，GB 5296.4–1998中明確規(guī)定消費品使用說明中必須標明纖維成分及含量，這也是消費者的關注點，因此紡織纖維種類及含量測定的準確性成為一項重要的檢測任務。在實際檢驗工作中，棉/麻與再生纖維素纖維混紡產品的纖維含量測定一般采用化學測定方法和纖維橫截面面積測定方法。
行業(yè)標準FZ/T 01101–2008《紡織品纖維含量的測定物理法》參照美國AATCC 20A：2005《纖維定量分析》中相關內容進行制定，本標準為難以目測鑒別的或不宜采用化學分析方法的混紡、交織紡織產品及散纖維原料的纖維含量定量提供了檢測依據，筆者解讀了標準并在實踐檢測和調研工作中發(fā)現存在一些問題，本文就在有關方面提出的相關問題作補充，提出了切實可行的解決方法，以此優(yōu)化標準。
1化學測定方法與纖維橫截面面積測定方法的比較
麻、棉是天然纖維，屬于植物纖維，又稱天然纖維素纖維，化學性質較耐堿而不耐酸。再生纖維素纖維是指用林材、棉短絨、蔗渣等纖維素為原料制成的結構為纖維素Ⅱ的再生纖維。目前生產的主要是粘膠纖維，莫代爾纖維，萊賽爾纖維等。
棉/麻與再生纖維素纖維混紡的化學測定方法使用FZ/T 01057.3–2007《紡織纖維鑒別試驗方法溶解法》標準，基本操作過程如下：
按標準要求裁樣，用甲酸/氯化鋅將樣品在不同的試驗溫度條件下進行溶解，將剩余物洗滌、烘干、冷卻稱量，通過失重計算出各組份含量。
在實驗過程中發(fā)現化學測定棉/麻與再生纖維素纖維混紡含量的方法經常出現不平衡的結果，有時差異很大，影響了檢測結果的準確性，而出現結果差異的原因眾多復雜，由于再生纖維素纖維是以天然纖維為原料，與天然纖維棉/麻的化學性質具有一定的共性，實驗中用溶解法溶解再生纖維素纖維時的試劑濃度，溶解時的時間和溫度都是重要因素，而這些因素在實際操作過程中通常難以把握，容易造成麻棉的損失，影響結果的準確性；現代先進工藝的運用，例如一些染色的處理，麻棉的絲光處理等都可能影響到化學檢測的結果，給化學檢測工作增加了難度，通過多次的實驗證明運用化學檢測方法還存在很多的問題，無法保障結果的準確性。
FZ/T 01101–2008《紡織品纖維含量的測定物理法》纖維橫截面面積測定方法解決了化學檢測方法的問題，更適合棉/麻與再生纖維素纖維混紡的含量測定。該標準規(guī)定的橫截面面積測定方法如下：采用顯微鏡放大后或數字式纖維檢測系統(tǒng)通過觀察纖維形態(tài)結構辨別各類纖維，分別測量各類纖維橫截面面積，結合測得的各類纖維根數，計算橫截面平均面積，最后根據公式計算各類纖維的含量。
FZ/T 01101–2008的運用解決了溶解法溶解再生纖維素纖維時對麻棉造成損失的問題，在技術上彌補了化學檢測方法的不足，由于棉/麻與再生纖維素纖維的形態(tài)結構上的差異，經驗豐富的檢驗員對于一些染色和絲光處理等的問題也可以幾乎不受影響，能夠準確地測定棉麻與再生纖維素纖維的含量，保障了結果的準確性，如圖1，給出了化學溶解法與橫截面測定法測定棉與再生纖維素纖維含量的柱狀圖。
圖1 棉纖維含量不同試驗方法對比分析
從圖1中可以看出，在測定結果準確性方面，纖維橫截面面積測定法比化學溶解法有明顯的優(yōu)勢，為了檢測結果的準確性，建議使用FZ/T 01101–2008纖維橫截面面積測定法。
2纖維橫截面面積測定
標準FZ/T 01101–2008《紡織品纖維含量的測定物理法》中分別介紹了顯微投影儀測定方法和數字式纖維檢測系統(tǒng)方法測定纖維橫截面面積，經過綜合分析、反復研究和檢測的實踐工作，總結了各自的優(yōu)勢和不足，并提出了優(yōu)化的方法。
2.1顯微投影儀測定方法
用顯微鏡測微尺（分度為0.01mm）校準顯微投影儀，將制好的橫截面試樣通過顯微投影儀放大500倍投影成像，在投影平面內放一張約30cm×30cm方格描圖紙，進行描圖，切取的橫截面要求每根纖維盡量完整、清晰；描圖像時要求均衡，注意不要描繪已經描過的纖維，每種纖維至少測量100根，若試樣纖維橫截面存在明顯不均勻，則測量根數不少于300根，若某種類纖維含量較低，試樣中該類纖維總根數不足，則測量試樣中所有該類纖維根數，計數方格數，#p##e#測定每根纖維的橫截面面積，再計算每種纖維的橫截面面積的平均值。將制好縱向的試樣放在顯微投影儀上，調焦至纖維邊緣的影子能清晰地投射在投影圓圈內，計算纖維不少于1500根，最后根據公式計算出每種纖維的含量。
2.2數字化纖維檢測系統(tǒng)測定方法
將制備的試樣放在顯微鏡載物臺上，顯微鏡調到合適的放大倍數，顯示器上的纖維圖像達500~1000倍，選擇圖像分析軟件中正確的標尺和圖像采集功能。調節(jié)顯微鏡焦距，使顯示器上的圖像清晰，用視頻攝像頭采集圖像，利用鼠標完成圖像凍結、面積測量等程序，將橫截面面積測量結果儲存于圖像分析軟件系統(tǒng)。移動載物臺，選擇另一圖像清晰的界面繼續(xù)測量面積。利用檢測系統(tǒng)軟件的統(tǒng)計計算功能自動計算每種纖維的橫截面面積平均值，單位為μm2。
2.3顯微投影儀和數字化纖維檢測系統(tǒng)各自的優(yōu)勢和不足
表1列出了兩種儀器測定纖維含量的優(yōu)缺點。
表1 兩種儀器測定纖維含量的優(yōu)缺點
儀器 | 優(yōu)點 | 缺點 |
顯微投影儀 | ①棉和再生纖維素的纖維形態(tài)結構存在一定的差異，在放大倍數的投影儀下可以清晰的觀察纖維橫截面的形態(tài)結構（圖2~圖5），能夠很好的辨別各類纖維，保證了鑒別纖維的準確性。 ②纖維橫截面面積測定方法中檢驗員在描繪橫截面時可以靈活地在同一界面選擇大小不一的完整的纖維形態(tài)，從而得到纖維橫截面均勻的各種形態(tài)，保證了描繪纖維橫截面形態(tài)結構的均勻性和準確性。 | ①顯微投影儀測定方法是以傳統(tǒng)的人工計數方格數計算橫截面面積，在實際操作過程中以兩組份的一般樣品橫截面為例，計數格子數的時間至少需要3h，操作不方便，工作效率低。 ②由于各類纖維的形態(tài)結構都不是方方正正的，而在計數格子數的時候都是以方格為單位計算橫截面面積，因此顯微投影儀測定方法中人工數格子計算纖維橫截面面積容易出現偏差，準確性低。 |
數字化纖維檢測系統(tǒng) | 數字化纖維檢測系統(tǒng)測定方法利用檢測系統(tǒng)軟件的統(tǒng)計計算功能自動計算每種纖維的橫截面面積平均值，在軟件中已經將橫截面面積的計算公式設置完成，每種纖維的每個橫截面都能夠計算精確，輸入計數根數，最后自動計算出含量，保證了測試目標計算的時效性和準確性。 | 由于電腦程序算法的限制，利用鼠標完成圖像凍結僅能對個別樣品能完成橫截面的測定，對同一視野中一些擠壓變形、重疊或是受損而不完整的纖維（如圖6~圖9），難以準確識別并測定面積，無法保證測試目標的完整性，同時用鼠標對纖維圖像進行切割，切割的不精確，也會影響測量目標的不準確性。 |
圖2 手繪棉纖維橫截面形態(tài) 圖3手繪莫代爾纖維橫截面形態(tài)
圖4手繪棉纖維橫截面形態(tài) &#p##e#nbsp; 圖5手繪莫代爾纖維橫截面形態(tài)
圖6截獲的棉纖維與莫代爾纖維橫截面形態(tài) 圖7截獲的棉纖維與莫代爾纖維橫截面形態(tài)
圖8截獲的棉纖維與粘膠纖維橫截面形態(tài) 圖9截獲的棉纖維與粘膠纖維橫截面形態(tài)
表1結合圖2~圖9可以看出：顯微投影儀儀器的優(yōu)勢在于鑒別纖維和描纖維橫截面形態(tài)結構的準確性，不足之處是計算方法的效率低以及準確性低；數字化纖維檢測系統(tǒng)儀器的優(yōu)勢在于保證了計算方法的高效性和計算結果的準確性，不足之處是獲取的測試目標的不準確性。
2.4顯微投影儀儀器和數字化纖維檢測系統(tǒng)儀器互補優(yōu)勢
FZ/T 01101–2008《紡織品纖維含量的測定物理法》中采用了顯微投影儀儀器和數字化纖維檢測系統(tǒng)儀器測定纖維含量，這兩種方法在實際運用中都存在著不足，筆者根據上述分析研究和工作實踐經驗，提出結合顯微投影儀儀器和數字化纖維檢測系統(tǒng)儀器優(yōu)勢的新方法，具體操作如下：
把制好的橫截面試樣通過顯微投影儀放大500倍投影成像，在白色圖紙上描繪纖維的各種形態(tài)，將該圖紙掃描在電腦上，通過纖維分析系統(tǒng)數據分析軟件系統(tǒng)自動計算橫截面平均面積和結果，并自動儲存截面面積測量結果。
該方法充分利用顯微投影儀描纖維橫截面形態(tài)結構的準確性的優(yōu)勢，測得橫截面的形態(tài)結構，再結合數字化纖維檢測系統(tǒng)測定方法計算結果的高效性和準確性，快速準確獲得結果。與原方法相比，該方法有三個特點：
第一， 使用白圖紙代替方格紙，描繪的纖維橫截面形態(tài)更清晰。
第二， 采用掃描方式采集圖片，直接導入至數字化纖維檢測系統(tǒng)進行面積測定，由于人工描纖維形態(tài)，系統(tǒng)快速識別纖維，同時不需要用鼠標切割圖像，極大的縮短了測試時間，對于復雜樣品，顯微投影儀方法需要一天時間，該方法僅需要2h。
第三， 由于使用人工描纖維形態(tài)，能準確識別各種纖維，并盡可能避免了數字化纖維檢測系統(tǒng)不能識別的情況，因此保證了數字系統(tǒng)對面積的準確測定。表2為三種方法的測試結果，表明該方法準確性和時效性。
表2 三種方法試驗結果及試驗時間
樣品棉含量 /% | 顯微投影儀法 棉含量/% | 顯微投影儀法 時間/h
| 數字纖維 檢測系統(tǒng)法 棉含量/% | 數字纖維 檢測系統(tǒng)法 時間/h | 新方法 棉含量 /% | 新方法時間/h |
樣品A：20.0 | 22.0 | 5 | 24.3 | 3 | 21.0 | 2 |
樣品B：40.0 | 41.6 | 5.5 | 45.4 | 2 | 40.5 | 2 |
樣品C：60.0 | 58.9 | 5 | 66.3 | 2 | 59.0 | 2 |
樣品D：80.0 | 83.4 | 6 | 82.1 | 3 | 79.4 | 2 |
顯微投影儀測定方法和數字化纖維檢測系統(tǒng)測定方法的結合，改進落后的人工數格子計算橫截面面積的方法，既節(jié)省時間，提高工作效率，又打破了數字化纖維檢測系統(tǒng)測定方法的局限性，操作更為快捷、方便、準確。兩種測定方法優(yōu)勢的互補，適應當時的檢測工作，最大限度的提高工作效率。
3結論
（1）通過試驗證明，標準FZ/T 01101–2008《紡織品纖維含量的測定物理法》橫截面法能夠準確地測定棉/麻與再生纖維素纖維含量，建議使用FZ/T 01101-2008《紡織品纖維含量的測定物理法》標準橫截面法代替化學溶解法。
（2）FZ/T 01101–2008中兩種儀器的測定含量都存在自己的優(yōu)勢和不足之處，結合兩種儀器的優(yōu)點，研發(fā)了測定纖維含量的新方法，既解決了關鍵技術難題，又提高了檢測工作效率，保證了檢測結果的準確性，該方法更為科學、實用、有效，豐富了標準內容，達到了優(yōu)化標準的目的。
（3）目前，數字化纖維檢測系統(tǒng)只有模擬攝像頭和數碼攝像頭兩種圖片采集方式，由于圖片采集方法不夠全面，在軟件技術上存在不足的情況給檢測工作帶來了困難，建議升級數字式纖維檢測系統(tǒng)，增加掃描儀采集圖片方式，實現新方法的應用。
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