浅谈棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料成分含量的测试方法

不锈钢纤维混纺防辐射面料是一种由不锈钢纤维与涤纶、棉等其他普通纤维混纺而成的面料[1]，目前这种面料广泛应用于防电磁辐射孕妇装和职业装。由于目前还没有统一的测试方法测试这种面料的成分含量，导致市场上此类产品的成分标识弄虚作假严重，因此有必要研究适合这种面料的成分含量测试方法。

由于不锈钢纤维与酸及处于一定条件下的碱会发生反应，因此不能采用常规的化学酸碱溶解法。本文以棉/不锈钢纤维混纺面料为对象，研究采用燃烧法测试这种面料的成分含量。

1可行性试验分析

普通的纺织纤维一般都为可燃物，而不锈钢纤维不可燃，因此考虑用燃烧法对这种面料进行测试。取若干棉/不锈钢纤维混纺纱进行充分燃烧，洗涤后残余物的500倍显微照片（三维视频显微镜KH-1000）如图1所示。

图1棉/不锈钢纤维混纺纱充分燃烧后的残余物

由图可见，纱线经充分燃烧后，棉组分被去除，剩余不锈钢纤维，因此可采用燃烧法来测定棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料的成分含量。

2测试影响因素分析

2.1不锈钢纤维质量变化及修正系数的实验研究

由于混纺纱在燃烧后不锈钢纤维会氧化且有棉灰烬附着，因此有必要通过实验研究不同混合比例的棉/不锈钢纤维试样经燃烧后不锈钢纤维的质量变化情况，确定质量修正系数。

2.1.1试验仪器及材料

仪器：电子天平（精度：0.01g）、烘箱、烧杯、镊子等；

材料：单纤维直径为6μm的牌号为316L的不锈钢纤维组成的纤维束，棉纤维束。

2.1.2试验方法

1)取若干组定量的不锈钢纤维，用电子天平称干重M，分别与棉纤维按不同比例进行混合，制成小纤维束；

2)充分燃烧小纤维束并轻柔洗涤、烘干，冷却后称燃烧后的干重M1；

3)按公式（1）计算不锈钢纤维的质量修正系数K；

不同棉/不锈钢混合比例的纤维束燃烧前后质量变化及修正系数如表1所示。

表1不同棉/不锈钢混合比例的纤维束燃烧前后质量变化及修正系数

不锈钢纤维含量/%

不锈钢纤维束燃烧前干重M/g

不锈钢纤维束燃烧后干重M1/g

?M=M1-M(g)

修正系数K

平均修正系数`K

10

4.68

4.72

0.04

印染助剂0.991

0.993

20

9.73

9.80

0.07

0.993

30

8.88

8.95

0.03

0.992

40

7.69

7.75

0.06

0.992

50

3.10

3.12

0.02

0.993

60

8.92

8.99

0.07

0.992

70

5.58

5.63

0.05

0.991

80

8.16

8.22

0.06

0.993

90

6.76

6.83

0.07

0.990

100

2.99

3.01

0.02

0.992

由上表可见：不锈钢纤维燃烧后的质量与燃烧前的质量差?M都大于0，说明在不同的棉/不锈钢纤维混合比例情况下，燃烧后剩余不锈钢纤维的质量与混合前相比都有增加；表中不同棉纤维混合比例情况下的10个K值都很接近，这说明不锈钢纤维的氧化现象及不同含量棉纤维燃烧后的灰烬附着情况对实验结果的影响程度接近，可考虑对不同混纺比例的纱都采用平均修正系数统一处理，减少修正工作量；此外，各组K值都在0.990以上，说明燃烧方法对质量变化影响很小，所以在一般测试精度要求下，可不对质量进行修正，但若需高精度测定，则可对质量进行修正，得到不锈钢纤维修正后质量M2，用M2进行含量计算。由表知`K值为0.993，质量修正计算式如公式（2）。

2.2不锈钢纤维存在状态的影响

棉/不锈钢纤维混纺纱直接燃烧后剩余的不锈钢纤维结构疏松，洗涤时易脱落，导致不锈钢纤维质量减小，因此有必要研究燃烧混纺纱和混纺面料两种情况下不锈钢纤维质量的差异。

2.2.1试验方法

1)用电子天平称取两份5 g的棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料(14.5 tex×14.5 tex)，把其中一块面料试样进行拆纱，另一块不做处理；

2)将两份试样分别充分燃烧，将残余物轻柔洗涤、烘干，冷却后分别称重得纱线残余物干重M3和面料残余物干重M4；

3)两种试样的试验分别做五次，计算求平均值`M3，`M4。

两种试样燃烧后所得干重的平均值如图1所示。

由图可见，燃烧后，纱线残余的不锈钢纤维的质量比面料的要小。分析认为，当直接燃烧混纺纱时，残余的不锈钢纤维较稀疏，洗涤时易脱落，导致不锈钢纤维质量减小，而采用对面料燃烧的方法进行测试时，不锈钢纤维在交织阻力的限制下脱落较少。

经计算得知，在上述实验条件下用燃烧混纺纱的方法求得的不锈钢纤维含量，产生了11%以上的平均偏差。因此，实验应采用对面料燃烧的方法进行测定，以提高测试数据的精确性。

2.3取样量的研究

由于不锈钢纤维可纺性差且密度较大，使其在面料中的混纺均匀性较差，导致测试结果离散性较大[2]。其制成品的组分分布离散性较大，故实验试样量不能简单套用标准，而有必要通过实验分析得出。

2.3.1试验步骤：

1）在棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料的不同位置随机取样，把织物剪成重量为2.1 g、4.3 g、6.1 g、8.4 g、10.2 g、12.3 g、14.4 g、16.2 g的若干试样；

2）将试样放入103°C烘箱内烘干并称重，设试样干重为m0；

3）用酒精灯将试样分别充分燃烧，至呈现灰白柔软金属纤维网，将残余的纤维网洗净，烘干，冷却后称重。得到样品燃烧后残余物的重量m1，用质量修正系数`K对其进行质量修正，由公式(2)得出不锈钢金属纤维的质量为m1×`K，即为0.993 m1；

4）设不锈钢纤维的含量百分率为P1，依据公式（3）计算。

印染助剂

表2棉/不锈钢纤维混纺面料中不锈钢纤维的含量测定

混纺面料干重/g

不锈钢纤维百分含量/%

2.1

18.0

4.3

12.5

6.1

17.1

8.4

16.3

10.2

15.4

12.3

15.2

14.4

15.0

16.2

15.1

由表2可知，当取样量较小时，不锈钢纤维的百分含量上下波动较大，而当样品量取10g及其以上的值时，不锈钢纤维的百分含量值稳定于15%附近，因此建议实验制样的过程中取样量较大为好，本试样情况下应不少于10 g。

3棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料的成分测试

综合以上实验研究结果，棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料的成分测试方法可归纳如下：

实验按2.3.1的操作步骤进行，其中步骤1）的取样量应不少于10 g，实验次数设为5次。经过步骤4）计算得到不锈钢纤维的净干重百分比P1后，再计算棉纤维的净干重百分比，。实验进行5次，将实验结果平均，即可得该种棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料各组分的净干重百分比。

按上述的操作步骤测试上海桑纬纺织科技有限公司生产的棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料（纱线密度14.5 texX 14.5 tex，织物密度460X320），测得混纺面料中各组分含量干重百分比如下表所示。

表3棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料各组分含量

试样编号

混纺面料样品干重/g

不锈钢纤维净干重百分比P1/%

棉纤维净干重百分比P2/%

1

12.7

15.2

84.8

2

11.1

14.8

85.2

3

16.4

15.4

84.6

4

15.7

15.0

85.0

5

10.1

14.6

85.4

经计算知`P1=15.0%，`P2=85.0%，即这种棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料中不锈钢纤维的净干重百分含量为15.0%，棉成分的净干重百分含量为85.0%。

4结论

1）经实验得知，利用燃烧法测定棉/不锈钢纤维混纺面料的成分含量是可行的；

2）混纺纱在燃烧后不锈钢纤维会氧化且有棉灰烬附着，这些因素都对测试结果有一定影响，但影响很小，一般精度要求情况下不需要修正，若要得到高精度测试结果，可计算修正系数对其质量进行修正；

3）用燃烧混纺纱的方法来测试不锈钢纤维的含量会产生较大的误差，实际测试时应采用燃烧面料的印染助剂方法来进行；

4）棉/不锈钢纤维混纺防辐射面料中，不锈钢纤维的混合均匀度较差，本实验中使用的取样量应大于10 g，在实际工作中，对于不同情况的面料，建议按本文中的研究方法进行实际测试以确定取样量大小；

5）测试方法为在面料上随机取样，充分燃烧试样，然后轻柔洗涤、烘干，冷却后称重，计算得出混纺面料中的各成分含量；

6）对3种及以上混纺组分的不锈钢纤维混纺防辐射面料的成分测试也可参考采用本文的方法进行研究。

参考文献

[1]杨强.不锈钢纤维抗损伤性能研究[D].青印染助剂岛大学，2008(03)：7-9.

[2]奚正平，张健，王克光，等.不锈钢纤维可纺性能研究现状[J].稀有金属材料与工程,2002,(06):452-454.