紅外光譜技術在紡織品檢測中的應用及注意事項

湯 輝，范逸峰

（浙江中天紡檢測有限公司，浙江 海寧 314419）

我國是紡織品大國，紡織品在我國有著悠久的歷史，經過長期的發展和演變，紡織品加工工藝越來越復雜、優良，同時也使紡織品質量檢測工作難度越來越大。紅外光譜技術可以在不破壞紡織品的基礎上，完成對紡織品質量和性能的檢測，具有高效、無污染等優勢。盡管紅外光譜技術有著顯著的技術優勢，也針對紡織品行業形成了較為完善的檢測體系，但在實際應用過程中仍然存在諸多問題。為了不斷提高紅外光譜技術的應用效果，必須要加強對該技術在紡織品檢測中的應用研究。

1 紅外光譜技術簡析

紅外光譜技術經過長期的研究和創新，已經逐漸被應用到多個行業中，主要負責產品質量、性能的檢測工作。紅外光譜主要是對吸收到的紅外線波長進行分析，根據吸收譜帶上反映的波長位置等數據信息，對紡織品的結構強度、纖維強度、化學基團等進行分析和研判，獲取紡織品的質量數據。

紅外光譜技術不局限于紡織品行業的質量檢測，在奶粉、農副產品、油脂、礦產等行業領域也有很高的應用價值，能實現快速、準確的檢測，同時還不會對被檢驗產品造成結構性損傷，可以實現對產品生產制造質量的有效管控。因此，紅外光譜技術在檢測領域得到了廣泛應用，也被行業人員廣泛認可[1]。

2 紡織品檢測技術發展現狀

我國是紡織品生產制造和銷售大國，每年的紡織品國內產品銷售以及貿易出口總量都在穩步提升。紡織品的質量會直接影響到銷售金額，甚至對我國的紡織業出口貿易造成較大影響，因此，我國已經加強了對各類紡織品的質量檢測評定，不僅整體檢測技術水平不斷提升，紡織品行業的相關質量標準也在日趨完善，這對我國紡織品行業檢測技術的發展起到了積極的推動作用。信息技術在紡織業的全面推廣與應用，讓我國的紡織品檢測技術整體水平有了大幅度提升，無論是檢測能力，還是檢測結果的準確性，都在逐步趕超西方發達國家。計算機技術的應用不僅顯著提升了紡織品的生產效率和制造質量，還給我國的紡織品質量檢測帶來了積極影響。

傳統的紡織品檢測技術比較落后，大多數情況下以人工檢測技術為主，比如利用顯微鏡檢測紡織品纖維形態、長度、粗細程度。也可以采取燃燒法進行質量檢測，主要通過考察燃燒后的纖維形態、氣味、顏色等判斷紡織品的質量是否符合標準。但必須要注意的是，這種檢測技術很容易受到外界因素的干擾，導致檢測結果的準確性不高，尤其容易受到檢測人員技術水平、試劑溫度、環境濕度、檢測時間等因素的影響。盡管我國紡織品檢測技術水平已經有了明顯的提升，但由于紡織品企業數量眾多，絕大多數企業屬于中小型企業，在檢測方面的投入比較少，部分企業缺少先進的設備和技術。再加上企業為了控制生產成本，我國高精尖的紡織品檢測技術大多掌握在大型企業手中，很多中小企業并不具備先進的檢測設備和檢測技術。

除了檢測技術有待全面推廣和創新，我國紡織品行業的檢測標準不夠統一也是比較嚴重的問題。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標準的統一，絕大部分紡織品缺少國家標準或者國際標準，普遍以行業標準或者企業標準為主進行管理，最終對紡織品檢驗技術的創新與發展造成了一定阻礙[2]。

3 紅外光譜技術在紡織品檢測中的應用

目前應用在紡織品檢測中的紅外光譜技術主要分為透射技術和反射技術兩種。以透射技術為例，具有檢測穩定性強、檢測結果準確性高、實用性突出等優勢，在紡織品檢測中的應用較為廣泛。如果對未知材料的紡織品進行檢測，為了保證檢驗的全面性，可以考慮使用鹵化堿壓片法。但這種檢驗方法對技術人員的操作能力和待檢樣本的顆粒規格有較高的要求，尤其要確保待檢樣本顆粒尺寸低于紅外波長。另外，薄膜法也是應用較為廣泛的檢測技術，主要是將紡織品樣本溶液放在玻璃板上，經過干燥處理后，待溶液完全揮發成膜，再利用紅外光譜儀進行檢測，得出最終的紡織品檢驗結果。

雖然透射技術是比較有效的檢測技術，但存在檢驗操作比較繁雜、檢測面比較窄等問題。為了解決上述問題，經過對現有技術的優化和調整，設計了更為科學有效的紅外光譜技術—反射技術。針對部分無法采取透射技術檢測的紡織品，可以采用反射技術進行檢測。對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能力，只需要將待檢樣本放在衰減全反射的設備部件上即可。這種檢測技術有著高效率、高準度等優勢，而且不需要破壞紡織品[3]。

在紡織品的質量檢測中，主要依靠紅外光譜技術對產品完成定量分析，從而確定紡織品的相關指標是否符合質量要求。紅外光譜技術的基本原理如圖1所示。

圖1 紅外光譜技術基本應用原理

3.1 纖維組分檢測

在紡織品纖維組分檢測過程中，需要對吸收譜帶進行分析，最終確定紡織品的質量和性能。由于紡織品纖維組分不同，吸收的紅外光譜強度也表現出較大的差異性。因此，需要根據不同類型的纖維組分，采取不同的定量檢測技術。

3.1.1 棉與錦綸混紡檢測

檢測人員通過多次測量紅外光譜在棉與錦綸混紡材料中的反射情況，得出紅外光譜校準曲線。隨后，檢驗人員繪制完整的紅外光譜曲線，再經過詳細的測定，可以確定棉與錦綸混紡類紡織品中的錦綸含量、棉含量對應的光譜帶位置，得出最終的紡織品結構強度等質量信息[4]。

3.1.2 棉與聚酯纖維檢測

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，在對棉與聚酯纖維類紡織品進行質量檢測時，大多會選擇“直接測量法”，但這種檢測結論缺少實際應用價值，因此，目前會選擇使用紅外光譜技術進行檢測。在實際的檢測過程中，能得出紡織品中聚酯纖維含量的光譜吸收強度等重要數據信息，據此計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

在獲取檢驗樣本時，必須要保證樣本規格符合檢測技術要求，確保棉與毛類紡織品的壓碎顆粒大小統一。在檢測過程中可以發現，紡織品中的棉含量不會與最終的紅外光譜特征峰值寬度產生關聯。為了保證檢測整體水平，必須要從待檢樣品的樣本選取、顆粒的壓碎研磨時間等環節進行質量管控，以保證在多次檢測后得出準確的結論。

3.2 紡織品回潮率定量檢驗

在紡織品質量檢測中，回潮率是非常重要的檢驗指標，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，在檢測回潮率時，優先選擇使用紅外光譜技術。檢測人員先根據檢測需求，分別對每一類待檢紡織品進行樣本采集，再將所有樣本放在同樣的環境條件下，根據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際回潮率。各類主要紡織品的烘烤干燥溫度區間如下：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

在開展紡織品質量檢測工作時，必須要注意對帶有外部涂層的紡織品進行質量檢測。目前，涂層類紡織品的數量和種類越來越多，如果涂層牢固性不強，會在后期的洗滌和使用過程中出現涂層脫落現象，嚴重降低消費者的好感、縮短紡織品的使用壽命。因此，需要利用紅外光譜技術對涂層類紡織品開展檢驗工作。

在檢測工作開始之前，檢驗人員應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檢驗結果造成不必要的干擾。在玻璃瓶中加入化學試劑之后，待瓶內液體完全沉淀后，選擇上部較為清澈的液體進行檢測。利用紅外光譜技術對待檢物進行照射、烘烤，再利用儀器呈現紡織品樣本的光譜圖，以判斷紡織品的材料質量，尤其可以對紡織品涂層的化學穩定性等重要數據進行檢測。

另外，利用紅外光譜技術還可以對紡織品中棉纖維的橫截面積進行檢測。棉纖維的橫截面積比較小，要想獲得準確的檢測結果，不能采取常規的人工檢驗方法，而紅外光譜技術可以檢測出棉纖維的這一重要指標。與此同時，紅外光譜技術能對棉纖維的馬克隆值、顏色深度和纖維強度等實現精準、高效的檢測。

4 紅外光譜技術在實際應用中存在的問題

4.1 檢測成本相對較高

盡管從整體上來看，我國紅外光譜儀器設備種類和數量都比較多，個別紅外光譜儀器設備先進性突出、檢測精度高、檢測效果理想，但由于設備造價比較高、檢測成本比較高，部分中小企業很難承受高額紡織品檢測成本，導致紅外光譜技術無法真正實現大面積推廣。

4.2 檢驗人員操作技術水平偏低

新時期，紅外光譜技術有了明顯提升，更具信息化、現代化特征，尤其是電子計算機的廣泛應用，使紅外光譜技術的應用范圍變得更大。但由于部分檢驗人員對一些新的技術和操作規范不了解，在實際檢測工作中出現操作失誤等情況，無法真正發揮紅外光譜技術的優勢，降低了最終檢驗結果的準確性。另外，部分技術人員的規范操作意識不足，在檢驗過程中忽視了對溫度、濕度等因素的考量，而且在獲取待檢樣本時，未能嚴格控制樣本的規格、顆粒的大小，也會對最終的檢驗結果產生不利影響。

5 紅外光譜技術在實際應用中的注意事項

5.1 盡可能降低紅外光譜技術的應用成本

為了實現大面積推廣紅外光譜技術，真正發揮出這項技術的檢測優勢，必須要做好技術優化和儀器設備成本控制管理工作。從成本控制角度來看，濾光片型分析儀的檢測成本較低，不但檢測穩定性比較高，而且日常的維護和保養成本也不高。但是，由于該分析儀的檢測覆蓋面比較小，針對一些特殊材質的紡織品無法實現精準檢測，需要技術人員根據實際檢測工作，使用功能性比較強的檢測設備，保證最終檢測結果的準確性，避免其他因素對檢測結果精準度的干擾。

5.2 不斷提高檢驗技術人員的整體技能水平和操作規范性

為了真正提高紡織品檢測結果的準確性，必須不斷提升檢驗技術人員的整體技能水平和操作規范性。首先，技術人員不僅要掌握基礎知識，還要能熟練、正確地使用電子計算機等先進的信息技術。其次，技術人員必須嚴格按照相關操作流程開展檢測工作，嚴格控制環境溫度和濕度，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樣本。

檢驗人員在使用紅外光譜儀器設備時，應加強環境管理工作，不僅要保證室內環境干凈整潔，還要及時對干燥劑等化學藥劑進行檢查，如果發現干燥劑等化學藥劑出現變性情況，應立即對其進行更換處理，避免檢測結果誤差過大。紡織品樣本應盡可能實現均勻分布。因此，檢驗人員應將檢驗樣本的成分質量分數嚴格控制在1%以上，以獲得比較準確的檢驗結果。

紡織品樣本應保證數量充足，如果檢驗樣本數量偏少，就無法確保檢驗結果的準確性，因此，檢驗人員應提高紡織品樣本數量的充裕性和穩定性。但檢驗樣本數量也不宜過多，否則雖然可以使檢驗結果的平均數值盡可能貼近真實數值，但會增加檢驗人員的工作量。在對每個樣本進行檢驗時，必須嚴格控制待檢樣本中的水分，一旦水分含量過高，會對檢驗結果產生較大誤差。在使用所有儀器、設備前，都需要進行特殊的清理，保持玻璃瓶、壓片模具等儀器的潔凈性。另外，技術人員應在開啟紅外光譜設備前，確保環境溫度和濕度在合理范圍內、電壓穩定。開啟紅外光譜儀器后，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定的狀態。根據待檢紡織品樣本的特點，檢驗人員需要制定合理的檢測方案，確保樣本制作的規范性和合理性。

6 結語

紅外光譜技術已經在紡織品檢測中得到了較為廣泛的應用，且檢測技術整體水平仍然在不斷提升。為了最大限度地提高檢測結果的準確性，必須要不斷更新現有紅外光譜設備和檢測技術，提高技術人員的整體操作能力，嚴格按照相關流程進行操作，保證樣本采集的合理性，做好檢驗環境溫濕度的控制，以準確判斷紡織品的質量是否合格。