文/陳安城 張煌博

1 引言

萊賽爾纖維由于具有棉纖維和其他再生纖維素纖維所沒有的獨特服用性能，常常用于各類服裝，特別是在高端運動休閑面料和一些優(yōu)質的男裝面料中。因此有關萊賽爾纖維/棉混紡產(chǎn)品的定量分析需求經(jīng)常出現(xiàn)在紡織品檢測的工作中。目前定量分析常用的化學溶解法存在由于檢驗人員和實驗室條件的差異而導致的實驗室之間數(shù)據(jù)差異性大的情況，不利于結果的一致性。而且由于樣品的多樣化，常規(guī)的化學溶解法不能完全滿足所有樣品檢測需求。

針對存在的這一系列問題，國內外學者分別在化學溶解法、紅外光譜法、熱重分析法等方面做了大量研究，但因多方面的原因，紅外光譜法、熱重分析法等并沒有得到普及。而混紡比測量行業(yè)標準中采用的物理法——纖維投影法，纖維根數(shù)的統(tǒng)計和纖維直徑測量要分別進行，對纖維橫截面面積的測量需要通過另外準備描圖紙進行手工描繪，檢驗過程繁瑣，且耗費時間較長，試驗誤差大，準確率不高，影響檢驗效率。因此尋求一種能適用于檢測實際并能保證檢驗結果準確的定量分析方法特別有意義。

2 試驗

2.1 纖維形狀修正系數(shù)的計算

2.1.1 試驗儀器和樣品

（1）試驗儀器

哈氏切片機，玻璃載玻片，玻璃蓋玻片，膠棉液，石蠟液體，CU-6型纖維細度分析儀，手繪屏，尖角錐子。

（2）試驗樣品

萊賽爾纖維根據(jù)橫截面和縱截面形態(tài)差異，分為規(guī)則萊賽爾纖維和不規(guī)則萊賽爾纖維。為保證試驗樣品更具代表性，本文采用的兩種形態(tài)萊賽爾纖維和棉纖維均來源于紡紗廠在配棉工序中不同批次的纖維，由生產(chǎn)萊賽爾紗線的不同廠家提供。根據(jù)實際試驗的需要，方便后續(xù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對每種纖維的6個不同批次一一進行編號，分別標注為1#～6#樣品。

2.1.2 纖維直徑和橫截面的測量

將梳理整齊的纖維放入哈氏切片器中，涂上火棉膠均勻切20μm ～30μm厚度的萊賽爾纖維和棉纖維橫截面薄片，將橫截面薄片移至滴有液體石蠟的載玻片上，蓋上蓋玻片，供測量纖維橫截面面積用。用哈氏切片器切取0.2mm～0.36mm長的萊賽爾纖維和棉纖維束移至滴有液體石蠟的載玻片上，蓋上蓋玻片，供測量纖維直徑用。

利用CU-6型纖維細度儀通過計算機軟件在軟件界面上直接操作完成纖維直徑和橫截面面積的測量。在測量橫截面時，采用手繪屏代替鼠標操作，這樣準確性更好，效率也更快。測量纖維直徑的同時對纖維根數(shù)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，通過操作系統(tǒng)直接勾畫纖維截面輪廓得出每根纖維的橫截面面積。

每個批次的測量根數(shù)大于200根，一般情況下建議一起完成一個視場所有纖維數(shù)據(jù)，保證每根纖維的橫截面都有勾畫，保證數(shù)據(jù)的準確性[1]。

測試所得的來自6個不同批次纖維的平均直徑和平均橫截面面積統(tǒng)計如表1、表2、表3所示。

2.1.3 纖維形狀修正系數(shù)的計算

參照GB/T 16988—2013《特種動物纖維與綿羊毛混合含量的測定》，將萊賽爾纖維和棉纖維的橫截面設想成圓形，采用幾何學中圓形面積的算法進行計算。

由圓形面積公式b=π(Ya)2/4 ，得出修正系數(shù)公式為[2]：

式中：

Y——通過試驗得到的每種纖維的直徑的修正系數(shù)；

b——通過實際測得的每種纖維的橫截面面積，μm2；

a——通過試驗測得的每種纖維直徑，μm。

通過以上論述，假設萊賽爾纖維和棉纖維的橫截面均為圓形，公式（1）將已經(jīng)測得兩種纖維的橫截面面積和直徑代入公式1，分別得到每種纖維的直徑修正系數(shù)。

由表4、表5可以看出，規(guī)則萊賽爾纖維、不規(guī)則萊賽爾纖維和棉纖維的直徑修正系數(shù)分別為0.97、0.88和0.77。規(guī)則萊賽爾纖維的橫截面形態(tài)比不規(guī)則萊賽爾纖維和棉纖維更接近圓形，所以最終得到的規(guī)則萊賽爾纖維的直徑修正系數(shù)相比不規(guī)則萊賽爾纖維和棉纖維的直徑修正系數(shù)更靠近1。以上結果顯示可得不規(guī)則萊賽爾纖維和棉纖維的推導直徑修正系數(shù)都小于1。這是由于不規(guī)則萊賽爾纖維和棉纖維的橫截面形狀造成的，由橫截面的圖片可知不規(guī)則萊賽爾纖維截取的橫截面形態(tài)大部分都是呈多邊形，我們通過設想標準的多邊形如圖1示意圖所示。

圖1 多邊形與圓形面積示意圖

由圖1可知，當測試不規(guī)則萊賽爾纖維時，其橫截面可以等同于上圖的多邊形面積，當測量的直徑為圖中多邊形兩個對角b時，其實際測量的面積為最外圍的圓的面積，這樣實際測量的面積就會大于多邊形的面積，此時得到的直徑的修正系數(shù)就會小于圓形的數(shù)值1，因此此時就可以將直徑的數(shù)值減小，使最終測量得到的面積與實際的面積更接近；當所測的纖維為規(guī)則萊賽爾纖維時，其所測的直徑為多邊形平行邊時，如圖1所測的直徑a時，所得到的橫截面面積為多邊形內切圓的面積數(shù)值，通過圖1可知，其測得的面積值小于多邊形的面積值，這樣得到的直徑修正系數(shù)會大于圓形的數(shù)值1，因此通過修正系數(shù)將所測的直徑加大，使最終測量得到的面積與實際的面積更接近[3]。

表1 規(guī)則萊賽爾纖維橫截面面積與直徑

表2 不規(guī)則萊賽爾纖維橫截面面積與直徑

表3 棉纖維橫截面面積與直徑

表4 規(guī)則萊賽爾纖維直徑修正系數(shù)

表5 不規(guī)則萊賽爾纖維直徑修正系數(shù)

2.2 萊賽爾纖維/棉混紡紗混紡比的計算

2.2.1 計算方法的選擇

參照標準FZ／T 30003—2000《麻棉混紡產(chǎn)品定量分析方法、顯微投影方法》，將已知的形狀修正系數(shù)代入計算公式（2），進行試驗數(shù)據(jù)的準確性的驗證。

計算公式如下：

式中：

ρ1——查閱標準所得萊賽爾纖維的密度數(shù)值，1.51g/cm3；

n2——測量所得棉纖維的最終標準折算根數(shù)，根；

d2——測量所得的棉纖維的平均直徑，μm；

a2——最終所得棉纖維修正系數(shù)；

ρ2——通過查閱標準棉纖維的密度數(shù)值，1.540g/cm3；

x1——測量所得每種萊賽爾纖維成分定量數(shù)據(jù)，%；

n1——測量所得每種萊賽爾纖維最終標準折算根數(shù)，根；

a1——測量所得每種萊賽爾纖維直徑修正系數(shù)；

d1——測量所得每種萊賽爾纖維的平均直徑，μm。

2.2.2 驗證性試驗結果的數(shù)據(jù)分析

將已經(jīng)混合好的規(guī)則萊賽爾纖維/棉混紡樣品按照以上定量分析方法進行了試驗測試，得出纖維混紡分析結果。

表6 規(guī)則萊賽爾纖維/棉混紡定量分析結果

表7 不規(guī)則萊賽爾纖維/棉混紡定量分析結果

由表6、表7可知，經(jīng)過直徑修正之后所試驗數(shù)據(jù)與經(jīng)過人工混合的纖維成分含量更接近，由以上數(shù)據(jù)可知每一種纖維含量的數(shù)據(jù)偏差都小于±2%，符合標準GB/T 2910.1—2009《紡織品 定量化學分析 第1部分：試驗通則》中試驗數(shù)據(jù)允差要求，因此這樣的檢測方法能滿足檢測工作[4]。

3 結論

本論文在分析現(xiàn)有混紡比測量方法的基礎上，對現(xiàn)有物理方法進行改進，探索采用物理法來簡單準確定量分析棉與萊賽爾纖維的混紡比例。采用數(shù)字圖像法中的CU-6型纖維細度分析儀法直接進行纖維直徑和纖維橫截面面積的測量操作，通過試驗測得萊賽爾纖維和棉的直徑修正系數(shù)，參考紡織行業(yè)標準FZ/T 30003—2000《麻棉混紡產(chǎn)品定量分析方法、顯微投影方法》，對已知混紡比的混合纖維進行混紡比定量分析，這種測試方法的改進對簡化定量分析試驗步驟、提高試驗準確度方面做出了一定的貢獻，研究得到以下結論：

（1）用CU-6型纖維細度儀法來代替現(xiàn)有標準中的纖維投影法，同時也引用了手繪屏代替鼠標操作，用于檢測萊賽爾纖維的直徑和橫截面面積，代替了傳統(tǒng)纖維投影法的手工測量計算，簡化了試驗步驟，減少了誤差，提高了工作效率，并通過CU-6型纖維細度分析儀直接將測量信息傳送到電腦，能夠將數(shù)據(jù)和圖片準確保存，有利于后續(xù)查閱和溯源，減少了重復性工作。

（2）在對萊賽爾纖維和棉纖維直徑修正系數(shù)的計算中，采用幾何學中圓形面積算法進行計算并推導出每種纖維直徑修正系數(shù)，這樣就能直接測量每種纖維的直徑，然后代入圓的面積公式得出每種纖維的平均橫截面面積進行定量，減少了測量橫截面面積繁重的試驗操作，縮短了試驗周期，提高了試驗效率，對此法在實際工作中的推廣有很堅強的數(shù)據(jù)支持。

（3）在對萊賽爾纖維/棉混紡產(chǎn)品混紡比的測定中，提出通過對纖維直徑的修正，使纖維直徑的測量值更加接近于真實值，減少了因橫截面的形狀而引起的計算誤差，通過驗證試驗發(fā)現(xiàn)，對纖維直徑修正后的混紡比測量值比修正之前更接近于真實值，可行性驗證試驗的數(shù)據(jù)表明，用改進的檢測方法進行定量分析，準確率比之前的纖維投影法有明顯的提高，且平行樣之間的差異在2%以內，符合檢測標準，可用于日常檢測工作。

（4）通過計算推導出每種纖維直徑修正系數(shù)，然后直接通過測量直徑代入混紡比公式就能準確得出每組纖維混合物混紡比，對今后新型天然纖維素纖維與棉、麻混紡織物的檢驗研究提供了一種可行的方法，對于紡織品成分檢測技術的發(fā)展有一定的借鑒意義和參考價值。