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      絲綿白度試驗方法研究

      2016-05-06 18:54:48張遙遙周明倞
      中國纖檢 2016年4期
      關(guān)鍵詞:試驗方法白度

      張遙遙++周明倞

      摘要:

      絲綿白度是大眾關(guān)注的一個重要品質(zhì)指標,為避免感官檢驗的不確定性,采用白度試驗儀測定R457白度,較能客觀地反映繭絲的相對白度。為避免環(huán)境光照的影響,試樣盒應取黑色材料制作;試樣大小以不透光為限,可?。?.850±0.005)g試樣,無需梳理,直接均勻塞入試樣盒,檢測3次,每次檢測后按同一方向旋轉(zhuǎn)120°,取其均值,即可使檢測結(jié)果與批白度的相對誤差大于5 %的概率不大于4.5 %。

      關(guān)鍵詞:絲綿;白度;試驗方法

      1 引言

      白度(whiteness)是物質(zhì)表面白色程度的度量,以白色含有量的百分率表示。GB/T 8424.2《紡織品 色牢度試驗 相對白度儀器的評定方法》定義“白度”為“所判斷的物體顏色與一個最佳白色接近的程度”[1]。絲綿的白度是大眾關(guān)注的一個重要品質(zhì)指標,它直接反映了繭絲本身的質(zhì)地及加工方法是否恰當。一般要求絲綿的白度與繭絲固有的本色一致,不能偏黃、紅、灰或過白。而原繭污染黃變或制綿用堿量過大、精練劑過量會導致綿片發(fā)黃;精練時漂白劑過量使用與增白劑的添加會使絲綿發(fā)白甚至慘白,從而影響絲綿的斷裂強度、壓縮回復率和手感等,降低其使用壽命和舒適度。GB/T 24252《蠶絲被》規(guī)定了絲綿不得含有熒光增白劑,應色澤均勻和色差不超過4級[2]。但在產(chǎn)銷交接和蠶絲被質(zhì)量優(yōu)化的工藝研究過程中,由于目測白度受光線及心理因素影響很大,結(jié)果常常莫衷一是。

      為了較好地解決白度的定量評價一致性問題,CIE(國際照明委員會)成立了白度分委員會,并推薦了白度的計算公式?,F(xiàn)在已有儀器能直接測量并顯示多種物體的相對白度,精確地區(qū)別出細微的變化,實現(xiàn)由主觀向客觀、定性向定量的科學轉(zhuǎn)變。

      本文對用儀器測定絲綿白度的適應性、儀器選用、試樣盒選材、試樣大小、檢測方法、樣本量和試驗精度等進行了研究。

      2 儀器選用

      國家標準GB/T 8424.2等效采用國際標準ISO 105-J02《紡織品 色牢度試驗 J02部分 相對白度的儀器評定方法》,應用于在間隔不長的時間內(nèi)在相同儀器上測量的、顏色差異不太大的“白色”紡織品之間進行比較。雖然提供的仍是試樣白度的相對評價而不是絕對的評價,只要使用的測量儀器比較先進,技術(shù)條件在工商業(yè)中是合適的,其評價對于工商業(yè)上的應用是足夠的[1]。

      絲綿白度的評價,由于不考慮熒光效果(GB/T 24252規(guī)定不允許熒光增白,是否添加了熒光增白劑另有檢驗[2]),只需測量在可見光譜范圍內(nèi)一個或幾個波長上的反射率,測定方法比較簡單。采用符合國家白度計量專業(yè)標準的電子數(shù)字白度儀,測定波長457 nm白度,測量系統(tǒng)照明與探測條件45/0(45°入射光、0°測量),標準白板由中國計量科學研究院檢測定標。測量范圍:0~199.9%,分辨力:0.1%,被測試樣厚度以不透明為下限,上限為20mm。主要用于表面平整的物體或粉末(如紙張、面粉、化工制品、建材、紡織品等)白度的測試,示值誤差:≤ 1.0,重復性:≤ 0.2。

      纖維類物體,如棉、毛、絲、麻、化纖等白度的檢測較為困難。白度儀說明書稱:“測量纖維白度時,將試樣整理梳成一個縱向的表面”,然后放入試樣盒檢測,且要“多做幾個樣品”,取其平均值。由于是測定R457 的反射率,位于反射率曲線中藍色光譜反射率較低的部分,因此可能得到試樣的亮度值和黃光值,如果反射率曲線差別很大,與目測結(jié)果可能會發(fā)生矛盾[3]。

      3 試驗發(fā)現(xiàn)

      試樣盒

      用儀器來評價絲綿的白度是一種新的嘗試。儀器廠提供的纖維試樣盒所用材料有透光性,用于絲綿檢測時,白度示值會隨環(huán)境光線的強弱變化而增減(見表1)。鑒于隨機配帶的標準白板和粉末試樣盒均不透光,示值不受環(huán)境光照的影響,我們在纖維試樣盒周邊用黑膠帶貼了一圈,解決了這個問題。

      表1 絲綿白度與環(huán)境光照的關(guān)系

      注:同一精練雙宮綿片試樣,0.85g。

      試樣擺放方法對白度示值的影響

      由于絲綿光澤優(yōu)異和采用45/0測量白度,樣本表面狀況的改變,對檢測值影響明顯。整理順直的蠶絲縱、橫向白度示值常常相差10 %以上,10個試樣的40個實測值標準差s=3.106,CV=6.39 %;而將試樣均勻塞入、按120°分測3次的30個實測值標準差s=1.335,CV=2.67 %;兩種方法測試的均值亦有顯著差異(見表2)。

      用U檢驗的方法檢驗擺放方法一、二的均值是否存在顯著差異,按公式(1)計算統(tǒng)計量u:

      (1)

      式中:x1=49.927,x2=48.623;n1=n2 =10;σ1=1.015,σ2=1.259。

      計算可得:u=1.304/0.511=2.550。

      取顯著水平α= 0.05,由正態(tài)分布表查得u0.05 =1.96;P(|u|>uα)=α,現(xiàn)u=2.55>1.96,判斷兩者有顯著差異。

      由于絲綿蓬松,纖維很長,試樣要扯直順放比較麻煩,測試的CV值也大得多,不如取樣后直接均勻塞入檢測穩(wěn)定快捷,故選擇直接擺放按120°旋轉(zhuǎn)測3次取其均值。

      直接擺放試樣白度檢測值的穩(wěn)定性

      直接擺放試樣白度檢測值的穩(wěn)定性檢驗數(shù)據(jù)見表3。

      用U檢驗的方法檢驗頂面、底面測試的均值是否存在顯著差異。

      將x1=49.927,x2=49.134;n1=n2 =10;σ1=1.015,σ2=1.031代入公式(1),計算可得:統(tǒng)計量u=0.793/0.458=1.733。

      取顯著水平α= 0.05,u0.05 =1.96;現(xiàn)u=1.73<1.96,判斷兩者無顯著差異。表明直接均勻塞入試樣檢測的白度示值穩(wěn)定可信,每個試樣只檢測“頂面”即可。

      試樣大小與白度檢測值的關(guān)系

      試樣?。?.850±0.005)g與加到1.70 g(再多加,很難塞入)測試比較。

      為防止試樣加大后測試數(shù)據(jù)代表性不足,每個試樣正反各測試3次,用秩和檢驗的方法檢驗其均值(見表4和表5),結(jié)果表明無顯著差異。說明只要能滿足不透光的要求,絲綿白度測試值與試樣大小關(guān)系不大。為避免操作困難,絲綿試樣?。?.850±0.005)g即可。

      表4 絲綿白度與試樣大小的關(guān)系

      注:每個試樣正反各檢測3次,每次測試后旋轉(zhuǎn)120°,取均值。

      表5 絲綿白度試驗數(shù)據(jù)秩序

      秩和檢驗程序如下:

      已知:nⅠ=10,nⅡ=5;TⅡ =4+5+8+9+15=41;

      設(shè)顯著水平α=0.025,查秩和檢驗表得臨界值:T1 =24,T2 =56,

      ∵秩和檢驗表 ,P(T1

      ∴ 若T1

      現(xiàn) TⅡ = 41,T1 = 24<41<56 = T2

      判斷:Ⅰ、Ⅱ無顯著性差異。

      儀器檢驗與目測結(jié)果比較

      測定R457nm反射率的白度儀,對試樣的亮度值和黃光值反射率較高。在檢驗基本色調(diào)為黃色的棉、麻等纖維及其產(chǎn)品時,得心應手;而用于絲綿,檢測的數(shù)值與目測結(jié)果卻不盡一致。有的感覺很白、甚至慘白的絲綿,測出的白度值還不到60%;而“標準白板”明明看上去有點黃,示值卻在80%以上。不過既然白度儀提供的是一種相對白度的評價,判斷的是物體顏色與一個“最佳白色”接近的程度,在有明確對照物的情況下,檢驗對比及細微區(qū)分樣品的白度差異,顯然能夠通過白度儀得到客觀而精確的幫助,從而避免許多無謂的爭論和改進方向不明。

      4 樣本量與試驗精度

      根據(jù)GB/T 4891—2008 為估計批(或過程)平均質(zhì)量選擇樣本大小的方法,樣本大小可按公式(2)[4]計算:

      n =(tCV/e)2 (2)

      式中:n——樣本量;

      t——與棄真概率α對應的分位數(shù)(u1-α/2);

      CV——批產(chǎn)品標準差的估計值σ與批的均值μ的比值;

      e——相對誤差(e=E/μ):可容許的檢驗估計值x與批的均值μ的最大差異E(保證誤差)與批的均值的比值。

      從一批絲綿中抽取10個0.85g試樣,分別直接擺放按120°旋轉(zhuǎn)測3次取均值,實測數(shù)據(jù)如表1“方法一”。取相對誤差e=5 %,棄真概率α=4.5 %,t =2,將CV= 2.03 %代入公式(1)算得n=0.66。取樣本量n=1,將使得檢測結(jié)果與批白度的相對誤差大于5 %的概率不大于4.5 %。

      5 結(jié)論

      為適應工商業(yè)對絲綿產(chǎn)品白度評定的需要,避免感官檢驗的不確定性,可以用電子數(shù)字白度儀測定絲綿白度。

      用白度儀評定絲綿的白度,只能獲得其相對白度,應在同等儀器、條件和不長時間間隔內(nèi)進行,特別適用于顏色差異不太大的、有明確對照物的場合。為避免環(huán)境光照對檢測的影響,試樣盒應取黑色材料制作。

      試樣大小以不透光為限,可?。?.850±0.005)g試樣,直接裝入試樣盒(內(nèi)徑φ47×10),檢測3次,每次檢測后按同一方向旋轉(zhuǎn)120°,取其均值作為試驗結(jié)果;

      對色澤均勻的絲綿產(chǎn)品的白度評價,樣本量n=1,即可使得檢測結(jié)果與批白度的相對誤差大于5%的概率不大于4.5 %;即至少有95.45%的置信度認可評價結(jié)果。鑒于蠶絲被可能由不同批的原料制成,蠶絲被絲綿白度的評價,可從3個有代表性的壓縮回復率試樣[2]中各抽取1個白度試樣,分別檢測,取均值,作為試驗結(jié)果。

      參考文獻:

      [1] GB/T 8424.2—2001 紡織品 色牢度試驗 相對白度儀器的評定方法[S].

      [2] GB/T 24252—2009 蠶絲被[S].

      [3] 李汝勤,宋鈞才.纖維和紡織品的測試原理與儀器[M].上海:中國紡織大學出版社,1995.

      [4] GB/T 4891—2008 為估計批(或過程)平均質(zhì)量選擇樣本大小的方法[S].

      (作者單位:江蘇現(xiàn)代蠶桑產(chǎn)業(yè)園區(qū)有限公司)

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