纺织品纤维含量物理定量试验方法

1　范围

本标准规定了用物理分析的方法（包括显微镜测定和手工拆分法），对纺织品的纤维含量进行定量分析。

本标准适用于混纺、混合和交织纺织产品及散纤维的纤维含量定量分析。

2　规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 8170　数值修约规则

3　术语和定义

下列术语和定义适用于本标准

3.1　类似圆形截面

纤维的横截面呈不规则椭圆形、三角形等，可通过测量其实际横截面面积，测量实际直径（宽度），计算面积，从而计算出圆形修正系数。

3.2　纤维重量含量

织物、纱线或散纤维中某种纤维的重量占所有纤维重量的百分比。

3.3　纤维体积含量

    织物、纱线或散纤维中某种纤维的体积占所有纤维体积的百分比。

3.4　纤维根数含量

    织物、纱线或散纤维中某种纤维的根数占所有纤维根数的百分比。

4　原理

4.1　对于圆形或类似圆形截面的纤维，采用显微镜放大后测量纤维直径（或再计入圆形修正系数），计算出纤维横截面面积，结合纤维根数比，计算出纤维体积含量，计入纤维密度，从而计算出纤维重量含量。

4.2　对于异形截面的纤维，采用显微镜放大后辅助计算机软件测量纤维横截面面积，结合纤维根数比，计算出纤维体积含量，计入纤维密度，从而计算出纤维重量含量。

4.3　对于肉眼能分辨的纤维，采用手工拆分、称重，从而计算出纤维重量含量。

4.4　通常情况下首选结果为纤维重量含量；对于未知密度值的纤维可测定纤维体积含量；对于横截面面积、密度接近的纤维，可测定纤维根数含量。或按协议各方的约定。

5　仪器、工具和试剂

5.1　纤维投影仪：放大倍数可达500倍。

5.2　数字化纤维检测系统：由光学显微镜、视频摄像头、带有图像获取、测量及数据分析处理功能软件系统的计算机，显微镜放大倍数200～1000倍。

5.3　分析天平：分度值不大于0.001g。

5.4　纤维切片器：哈氏切片器或双刀片。

5.5　恒温烘箱：可控范围105℃±5℃。

5.6　称量皿

5.7　棉胶液或固体石蜡。

5.8　无水甘油或液体石蜡。

5.9　干燥皿：内置无水硅胶。

5.10　载玻片、盖玻片、表面皿等。

5.11　楔形尺、方格描图纸。

6　试样

6.1　采样

6.1.1　供实验室用的样品应以同一品种、同一批号产品为一个抽样批。

6.1.2　散纤维样品，将抽样批均分为8个部分，在每一部分中采用多点法抽取各10g样品，分为8组样品。

6.1.3　填充物（混合）样品，将一个制品均分8个区域，在每一区域中随机抽取各10g样品，分为8组样品。

6.1.4　纱线样品，在10个筒子纱或绞纱中间截取5cm长的纱段各15根。

6.1.5　针织物样品，将针织物拆成纱线，截取5cm长的纱段150根。

6.1.6　机织物样品，在距边10cm以上处按梯形排列取3块5cm×5cm的样品。

6.2　预处理

6.2.1　若样品上含有整理剂，可采用适当的方法予以去处。

6.2.2　样品在20℃±2℃，相对湿度65％±3％的标准大气中吸湿平衡。

6.3　分样

6.3.1　散纤维和填充物（混合）试样

将6.1.2和6.1.3的每组样品充分混合后，舍弃一半，保留一半，每两个一半再组成一组新的样品，按图1重复如上操作三次，将最后得到一个10g的样品均分为三份试样。

           1        2        3        4        5       6       7        8

 

 

 

 

 

 

 

 

10g

图1　 

6.3.2　纱线和针织物试样

    将6.1.4和6.1.6的样品在均分为三份试样。

6.3.3　机织物试样

    将6.1.6的样品拆分经纬纱线分别称重，再将经纬纱线各均分为三个试样。

6.4　制样

6.4.1　纤维横截面试样制备

在试样中随机取适量纤维整理平行成束状，放入哈氏切片器中，切去露出的纤维，涂上胶棉液或石蜡，待试样凝固后，切取适当厚度的薄片放置在滴有无水甘油或液体石蜡的载玻片上，盖上盖玻片，供横截面试验用。每个试样中抽取的纤维根数不少于100根，若试样纤维面积存在明显不均匀，则每个试样中抽取的纤维根数不少于300根。

6.4.2　纤维纵向试样制备

   将试样整理平行成束状，用纤维切片器切取长度约0.4mm的短纤维，将短纤维移至表面皿中，加入适量无水甘油或液体石蜡，必要时再加入适量分散剂，充分混合成稠密的悬浮液。用宽嘴吸管吸取适量悬浮液移至载玻片上，将其均匀展开，盖上盖玻片，注意需使载玻片上的纤维分布均匀且不重叠，悬浮液中的纤维不可流失到盖玻片之外。每个试样中抽取的纤维根数不少于300根，若试样纤维直径存在明显不均匀，则每个试样中抽取的纤维根数不少于1000根。

7　程序

7.1　显微镜测定法

7.1.1  纤维横截面面积的测定

7.1.1.1　用显微投影仪测定

校准显微投影仪，使投影图像到达投影平面上时能放大到500倍。为了做到这一点，把显微镜测微尺(分度为0.01mm)，放在显微投影仪的载物台上，在投影平面上放一张不反光的白纸，上下调整显微镜，至调节焦距图像清晰时，显微镜测微尺0.20mm的长度在纸上被测量到100mm。将6.4.1制备的试样放在显微投影仪的载物台上，在投影平面内放一张约30cm×30cm有坐标格的描图纸，用削尖的铅笔将投影图像描在描图纸上，注意不要描那些已经描过的纤维。每种纤维至少描画100根。计数方格数，测定每根纤维的横截面面积，再计算每种纤维的横截面面积平均值，单位用μm²表示。

7.1.1.2　用数字化纤维检测系统测定

    将6.4.1制备的试样放在显微镜载物台上，显微镜放大倍数调到800倍，选择图像分析软件中正确的标尺和图像采集功能。调节显微镜焦距，使显示器上的图像清晰，用视频摄像头采集图像。利用鼠标完成图像冻结、面积测量等程序，将横截面面积测量结果储存于图像分析软件系统。移动载物台，选择另一图像清晰的界面继续测量面积，每种纤维至少测量100根。利用图像分析软件的统计功能自动计算每种纤维的横截面面积平均值，单位用μm²表示。

7.1.2　纤维直径的测定

7.1.2.1　用显微投影仪测定

按7.1.1.1校准显微投影仪。将6.4.2制备的试样放在显微投影仪的载物台上，使测量的纤维都在投影圆圈内。调焦至纤维边缘的影子能清晰地投射到楔尺上，测量纤维长度中部的投影宽度作为直径。注意不要测量那些重叠和测量点在两根纤维交叉处的纤维，以及长度短于150μm的纤维。每种纤维至少测量100根。计算每种纤维的直径平方平均值，单位用μm²表示。

7.1.2.2　用数字化纤维检测系统测定

    将6.4.2制备的试样放在显微镜载物台上，显微镜放大倍数调到500倍，选择图像分析软件中正确的标尺。调节显微镜焦距，使显示器上的图像清晰，用视频摄像头采集图像。利用鼠标完成图像冻结、直径测量等程序，将直径测量结果储存于图像分析软件系统。沿水平方向移动载玻片，继续测量，在越过视野的每一个行程以后，将载玻片向上或向下垂直移动一个视野，然后再反方向沿水平方向移动越过视野，测量纤维直径，每种纤维至少测量100根。利用图像分析软件的统计功能自动计算每种纤维的直径平方平均值，单位用μm²表示。

7.1.3　纤维根数的测定

将6.4.2制备的试样放在显微镜载物台上，操作从视野上角或下角开始。当载玻片沿水平方向缓缓移动越过视野时，目测纤维特征，按不同种类分别计数纤维根数。在越过视野的每一个行程以后，将载玻片向上或向下垂直移动一个视野，然后再反方向沿水平方向移动越过视野，识别和计数纤维，重复这种操作程序，直至试样中的全部纤维计数完毕。

注：本步骤可与7.1.2同时进行。

7.2　手工拆分测定法

    对肉眼可分辨的样品，按不同组分进行手工拆分，分别称重。若需得到干重量含量和结合公定回潮率含量，则将纤维在105℃±5℃的恒温烘箱中烘干至恒重，再在干燥皿中冷却后称取干重。

8　试验结果

8.1　显微镜测定法试验结果计算

8.1.1　纤维根数含量计算

    纤维根数含量按式（1）计算，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_gi＝N_i/N ×100     ……（1）

式中：P_gi――纤维i的根数含量，％；

N_i――纤维i的测定根数；

N――纤维测定总根数。

8.1.2　纤维体积含量计算

    设试样含n种组分，i为1～n。纤维i的体积含量按式（2）或式（4）计算。

8.1.2.1　对横截面呈圆形或类似圆形纤维，按式（2）计算纤维体积含量，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_ti＝N_i×d _i²×K_i/ N₁×d ₁²×K₁＋……N_i×d _i²×K_i＋……N_n×d _n²×K_n  ×100    ……（2）

式中：P_ti――纤维i的体积含量，％；

      N₁――纤维1计数根数；

N_i――纤维i计数根数；

N_n――纤维n计数根数；

d ₁²――纤维1测定直径平方的平均值，μm²；

d _i²――纤维I测定直径平方的平均值，μm²；

d _n²――纤维n测定直径平方的平均值，μm²；

K₁――纤维1的圆形修正系数；

K_i――纤维i的圆形修正系数；

K_n――纤维n的圆形修正系数。

圆形修正系数K按式（3）计算，计算结果按GB/T 8170修约至0.1，圆形纤维K值为1.0。

K＝4M/d²π     ……（3）

式中：M――纤维横截面测定面积，μm²；

d――纤维纵向测定直径（宽度），μm；

π――圆周率。

8.1.2.2　对横截面呈非圆形的纤维，按式（4）计算纤维体积含量，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

    P_ti＝N_i×M_i/ N₁×M₁＋……N_i×M_i＋……N_n×M_n  ×100    ……（4）

式中：P_ti――纤维i的体积含量，％；

      N₁――纤维1计数根数；

N_i――纤维i计数根数；

N_n――纤维n计数根数；

M₁――纤维1测定横截面平均面积，μm²；

M_i――纤维i测定横截面平均面积，μm²；

M_n――纤维n测定横截面平均面积，μm²。

8.1.3　纤维重量比含量计算

设试样含n种组分，i为1～n。纤维i的重量含量按式（5）或式（6）计算。

8.1.3.1　对横截面呈圆形或类似圆形纤维，按式（5）计算纤维重量含量，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_si＝N_i×d _i²×K_i×ｐ_i/ N₁×d ₁²×K₁×ｐ₁＋……N_i×d _i²×K_i×ｐ_i＋……N_n×d _n²×K_n×ｐ_n ×100……（5）

式中：P_zi――纤维i的重量含量，％；

      N₁――纤维1计数根数；

N_i――纤维i计数根数；

N_n――纤维n计数根数；

d ₁²――纤维1测定直径平方的平均值，μm²；

d _i²――纤维I测定直径平方的平均值，μm²；

d _n²――纤维n测定直径平方的平均值，μm²；

K₁――纤维1的圆形修正系数；

K_i――纤维i的圆形修正系数；

K_n――纤维n的圆形修正系数；

ｐ₁――纤维1的密度，g/cm³；

ｐ_i――纤维i的密度，g/cm³；

ｐ_n――纤维n的密度，g/cm³。

8.1.3.2　对横截面呈非圆形的纤维，按式（6）计算纤维重量含量，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

    P_zi＝N_i×M_i×ｐ_i / N₁×M₁×ｐ₁＋……N_i×M_i×ｐ_i＋……N_n×M_n×ｐ_n      ……（6）

式中：P_zi――纤维i的重量含量，％；

      N₁――纤维1计数根数；

N_i――纤维i计数根数；

N_n――纤维n计数根数；

M₁――纤维1测定横截面平均面积，μm²；

M_i――纤维i测定横截面平均面积，μm²；

M_n――纤维n测定横截面平均面积，μm²；

ｐ₁――纤维1的密度，g/cm³；

ｐ_i――纤维i的密度，g/cm³；

ｐ_n――纤维n的密度，g/cm³。

8.1.4　机织物试样结果计算

机织物试样纤维重量含量按式（7）计算，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_i＝P_iT×W_T＋×P_iW×W_W/ W_T＋W_W  ×100     ……（7）

式中：P_i――试样中纤维i的重量含量，％；

P_iT――试样经纱中纤维i的重量含量，％；

P_iW――试样纬纱中纤维i的重量含量，％；

W_T――试样中经纱的重量，g；

W_W――试样中纬纱的重量，g。

8.2　手工拆分测定法试验结果的计算

设试样含n种组分，i为1～n。纤维重量含量按式（8）计算，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_i＝W_i/ W₁＋……W_i＋……W_n  ×100     ……（8）

式中：P_i――试样中纤维i的重量含量，％；

W₁――试样中纤维1的重量，g；

W_i――试样中纤维i的重量，g；

W_n――试样中纤维n的重量，g。

纤维干重量含量按式（9）计算，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_gi＝W_gi/ W_g1＋……W_gi＋……W_gn  ×100     ……（9）

式中：P_gi――试样中纤维i的干重量含量，％；

W_g1――试样中纤维1的干重量，g；

W_gi――试样中纤维i的干重量，g；

W_gn――试样中纤维n的干重量，g。

纤维结合公定回潮率重量含量按式（10）计算，计算结果按GB/T 8170修约至0.1。

P_Ci＝W_gi（1+a_i）/ W_g1（1+a₁）＋……W_gi（1+a_i）＋……W_gn（1+a_n）  ×100     ……（10）

式中：P_Ci――试样中纤维i的结合公定回潮率重量含量，％；

W_g1――试样中纤维1的干重量，g；

W_gi――试样中纤维i的干重量，g；

W_gn――试样中纤维n的干重量，g；

a₁――纤维1的公定回潮率；

a_i――纤维i的公定回潮率；

a_n――纤维n的公定回潮率。

8.3　最终试验结果计算

    样品最终试验结果取二次平行试验结果的算术平均值。若平行试验结果的差异大于1.0％时，应测定第三个试样，最终结果取三个试样的算术平均值。最终结果按GB/T 8170修约至整数。

9　试验报告

试验报告包括以下内容：

a）  样品名称及编号；

b）  所使用的标准编号及选用方法；

c）  使用仪器型号及编号；

d）  偏离本标准的细节及异常情况描述；

e）  样品所测各类纤维含量的最终结果；

f）  试验日期及试验人员