刁永辉+徐小方+陈春梅

摘要：

通过在玻璃上黏合一种热溶胶材料制作纤维印痕图的方法，可得到一个更清晰的纤维表面形态结构的图像，该方法一般不需要做其他的预处理，不受染料的影响，在显微镜下可放大至理想的倍数。

关键词：纤维鉴别；热塑薄膜；显微镜

1 引言

我国对纤维形态结构的检测主要是用哈氏切片器或双刀片将纤维切成0.4mm左右的长度制成玻璃片，在显微镜下进行观测。但在实际显微镜检验中，纺织纤维通常被浸在光学中性液体中（如甘油/水、石蜡油等），用透射光进行检验，由于纺织材料几乎都具有透光性，从纤维下方透出的光线经常使纤维表面的检验复杂化，尤其是对动物的毛发等有明显的表面结构和内部结构（毛髓结构）的纤维而言，其影响更为严重。另外，由于染料、纤维细胞间和纤维细胞内含有空气，因此用透射光观察纤维的表面是黑色的。而染成深色（或黑色）的纤维，在透射纤维镜下观察其表面是不清晰的[1]。

本文旨在建立一种薄膜印痕的图像鉴别方法，将纤维、纱线、纺织品铺在薄膜上，然后将其放在上下两块表面光滑的金属块中间，施加一定的温度、压力，快速冷却后，用手或者镊子把纺织材料取下，将得到的印痕图放在显微镜下进行观察，它一般不需要做其他的预处理，不受染料的影响，在显微镜下可放大至理想的倍数，可适用于各种纤维、纱线、纺织品成分的鉴别及微观质量因素分析。

2 仪器设备及试验材料

2.1 薄膜材料

树脂和蜡的混合物、明胶、聚苯乙烯或者聚丙烯等材料。

2.2 载样玻璃片

尺寸：26 mm×76 mm×1.2mm。作为薄膜的载体使用，便于显微镜下观察印痕效果。

2.3 纺织品热塑薄膜法纤维鉴别分析仪参数

压力，1N～500N；温度：室温～150℃；计时，带提醒功能。

2.4 生物显微镜

放大倍数100～500倍，底部透射或45度角侧射照明。

3 试验参数研究和确定

3.1 薄膜材料选取

以聚苯乙烯和聚丙烯为材料制作的热塑薄膜比其他的薄膜形成介质更适合于各种耐高温（105℃～120℃）的纺织品，因为这些薄膜本身就是厚薄均匀的，并且能用十分简单和快捷的方法制作印痕图，供在透光显微镜下进行检验。对于松散的纤维或者纱线，用薄的聚丙烯薄膜（30μm ～35μm）更合适，厚的聚苯乙烯薄膜（100μm～200μm）更适用于面料或织物。

3.2 压力、温度和时间

一般，压力越大、温度越高，获得同等薄膜效果所需的时间越短，根据纺织用纤维的物理和化学性能，我们设计了两种试验参数方案，并选取4种不同机织面料进行了预试验，具体见表1。

表1 预试验方案

试验结果显示，对于含有亚麻的样品，方法2与方法1相比，可能存在亚麻纤维制样印痕浅（如3号样品），亚麻纤维表面似乎被破坏（如4号样品）的情况；对于再生纤维素纤维，基本无较大差异，形态明显；对于含有羊毛的样品，两种方法都可以较为清楚地制取羊毛的纤维形态。因此，使用方法1和方法2对纤维的辨识度基本无太大差异，但方法2的制样时间为25min，同时可能对纤维造成破坏，考虑到使用热塑薄膜法进行检测的适用性、快速性，因此，确定此次试验方案选择方法1：280N，120℃，600s的条件进行。

3.3 观察倍数和镜头

根据FZ/T 01057.3—2007 《纺织纤维鉴别试验方法 第3部分：显微镜法》，使用生物显微镜在放大倍数100～500倍条件下观察纤维形态；根据GB/T 16988—2013 《特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定》、GB/T 10685—2007 《羊毛纤维直径试验方法 投影显微镜法》，使用投影显微镜在放大倍数500倍条件下观察纤维形态。实验室用于该项目试验的生物显微镜物镜和目镜实际像素可调整至500倍，但在480倍条件下观察纤维形态较清楚。另外，彩色镜头有利于区分样片上的浮毛。对于部分深色面料，黑白镜头可能更为清楚，可根据实际的清晰度选择黑白镜头或彩色镜头检测。

4 试验样品采集

试验共有60个样品，纤维含量组分是较为常见的1组分、2组分、3组分、4组分和5组分，涉及纤维包括棉、亚麻、桑蚕丝、羊毛、羊绒、再生纤维素纤维、锦纶、聚酯纤维、腈纶、兔毛、特种动物毛等。考虑到不同面料的组织结构，正反面浮出的纤维可能不同，因此，试验中每个样品均分为正面、反面进行制样，以便全面观察样品纤维成分，同时分别按照纤维切片法、热塑薄膜法分别制样，在纤维镜下观察、比对纤维的形态和图像效果。

5 结果分析评述

本试验方法一般不需要做其他的预处理，没有染料的影响，也不会损伤纤维材料，适用于纺织品的纤维成分定性初判。综合试验过程，我们发现对于天然纤维的观察效果较为清晰（如图1），尤其是动物纤维，可清楚地观察纤维表面形态，鳞片立体感强，图像清晰，且不受表面颜色干扰（如图2）。化学纤维仍需借助化学等试验方法进行综合评判（如图3）。

织物的组织结构、特殊表面特征会影响薄膜图像的采集效果。像粗厚的毛呢织物，浮现在织物表面的毛绒纤维容易观察，但是隐藏在织物内部的化学纤维不易发现，如图4的面料成分为43.3%兔毛、34.4%特种动物毛、22.3%锦纶，兔毛及特种动物毛清晰可辨，但化纤几乎观察不到。像绣花布之类的织物，因其为复合结构，表面不平整，只能获取凸出的绣花线纤维形态。如图5面料的基布为桑蚕丝、绣花为聚酯纤维，但如果直接用薄膜压覆取样，则采集不到基布纤维的薄膜图像，需要进行分离处理。

6 后期发展研究方向

6.1 纺织材料复合发展需要

近代纺织加工方式日益发展，原料不断变化，新产品层出不穷。采用各种纤维复合体，混纤、混纺、混捻、混织以及不同类型织物的复合，还加入各种粘合物、化合物和涂料，使纺织品的结构变化更趋复杂。因此，分析织物的组织结构、表面特征对薄膜成像效果的影响，分类提出应对和处理试验方案是下一步亟待解决的课题。

6.2 纺织品快速、无痕检测

目前，无论是委托检验，还是监督抽查，对纺织服装的纤维成分检验大多数是破坏性检验，这些损失都是无法挽回的。如果开发设计简易、便携的装置，把取样装置和成像设备构建在一起，可在面料不受损伤的温度、压力条件下对样品实行快速无痕取样和纤维鉴别，有利于纺织品监督检验工作的开展。

6.3 纺织品质量缺陷成因分析

在纺织品的生产和使用过程中，如果技术处理不适当，可能会对其产生化学、机械或者热损伤，也可能产生由微生物引起的损伤。本试验方法亦可发展用于纺织品在纺纱、织造、印染等过程中产生的质量缺陷成因分析，为改进生产工艺提供参考依据。

参考文献：

[1]卡·马哈尔.张嘉红译.纺织品质量缺陷及成因分析——纤维技术法[M].北京：中国纺织出版社，2008.

（作者单位：湖北省纤维检验局）