Identification and confirmation of raw material composition cotton knitwear by Infrared spectroscopy

Annotation: A method of identifying knitted articles by methods of multidimensional analysis and optical spectroscopy is offer. Absorption bands have been identified, which are assigned to functional groups of components, which make the greatest contribution to the separation of knitted products by raw material composition.

Keywords: identification, knitted products, Infrared spectroscopy, spectrometer, raw material composition.

 

За последние несколько лет критерии выбора повседневной одежды стали более жесткими. Стали доступны новые, весьма практичные и качественные материалы, которые используются для пошива одежды, но и всем известный хлопок пользуется большой популярностью. Для придания новых свойств и улучшения уже имеющихся к хлопку добавляют нити полиэстера, акрила, ацетата и др. в результате комбинации волокон повышаются технологические и потребительские свойства, но появляются недостатки, например, комбинированные ткани менее экологичны и безопасны.

В последнее время актуальной темой для потребителей является фальсификация трикотажных изделий, которая может проявляться в неправильном процентном соотношении волокон, не соответствие информации о товаре в маркировке. Поэтому проблема разработки экспресс-метода идентификации и подтверждения подлинности трикотажных изделий весьма актуальна.

Целью работы является разработка метода идентификации состава тканей с использованием методов ИК-спектроскопии и многомерного анализа.

Для достижения этой цели решены следующие задачи: сформирована база данных ИК-спектров разных сортов хлопка и трикотажных изделий, проведен анализ ИК-спектров и идентифицированы длины волн полос поглощения, которые приписывают функциональным группам компонент состава, построена классификационная модель градации трикотажных изделий по составу методами многомерного анализа (главных компонент и кластерного) по ИК-спектрам.

В качестве объектов исследования использованы 3 вида чистого хлопка, спектры которых выбраны в качестве эталона и 8 образцов – трикотажных изделий (бренд «Uniqlo»). Бренд принадлежит Fast Retailing Co., Ltd. — лидирующему на мировом рынке японскому холдингу. Эти изделия категории плечевой одежды для мужчин и для женщин, в частности – фуфайки (или футболки).

При идентификации волокон рассматривают различные свойства (единичные или в сочетании), например, морфология, растворимость, поглощение или пропускание света, элементарный состав. Большинство из методов исследования, которые используются для распознания указанных свойств, являются трудоемкими, энергозатратными, кроме метода ИК-спектроскопии.

Изучение образцов проводилось при помощи инфракрасного спектрометра Bruker ALPHA с модулем Platinum ATR (нарушенное полное внутреннее отражение, НПВО). После пропускания инфракрасного излучения через исследуемый объект регистрируется профиль ИК-спектра, в котором каждый пик приписывает к функциональным группам компонент состава того или иного соединения. Расшифровка системы пиков позволяет определить природу соединений.

ИК-спектр хлопка, принятого за эталон, представлен на рисунке.

Рисунок – ИК-спектр хлопка (по оси Х – волновое число в см^-1, по оси У – интенсивность в отн. единицах)

На профиле спектра показано положение и интенсивность полос поглощения, которые приписывают к функциональным группам компонент состава. В спектре хлопка обнаружены полосы в виде дублетов при 3350-3250 см^-1 и 2900-2850 см^-1; острый пик при 1027 см^-1 и при 558 см^-1. Данное сочетание функциональных групп приписывают к хлопчатобумажному волокну, а другие – адсорбции воды (H₂O), синтетическим волокнам. По значениям волнового числа полос поглощения ИК-спектра образцов хлопка найдено различие со соответствующими спектрами трикотажных изделий.  

 Одно из изделий, как показывает анализ ИК-спектров, содержит, вероятно, волокна другого состава. Согласно маркировке, оно содержит 5% спандекса. Пик полосы с максимумом при 1641 см^-1 соответствует адсорбции воды (H₂O). Пик при 1029 см^-1 соответствует функциональной группе хлопка. Идентифицировать полосы поглощения, соответствующие спандексу, по этим спектрам не удалось. Интенсивность полос поглощения зависит от процентного содержания того или иного вещества в сырьевом материале.

Построение классификационной модели изделий по составу проводилось методами многомерного анализа по ИК-спектрам. Методом главных компонент выделены две компоненты, которые по сочетанию полос поглощения соответствуют хлопчатобумажному и синтетическим (полиэфирным) волокнам.

Методом кластерного анализа проведена градация образцов по сырьевому составу на 3 группы, в первую из которых включены изделия из хлопка, во вторую – из смешанного материала с преобладанием хлопка (95 и 96%), в третью – с большим содержанием полиэфира.

Таким образом, метод ИК-спектроскопии рекомендован для экспресс-контроля сырьевого состава трикотажных изделий. Решена основная задача – установлена взаимосвязь между спектральными характеристиками и наличием синтетических добавок в составе трикотажных изделий. В результате проведенных исследований получена классификационная модель, которая позволяет подтверждать подлинность трикотажных изделий по сырьевому составу.

 

Список литературы

1. ГОСТ 17037-85 Изделия швейные и трикотажные. Термины и определения. Москва: Стандартинформ, 2010 год

2. Сыцко В.Е.Товароведение непродовольственных товаров: учебник / В.Е. Сыцко. - Минск: Выш. шк., 2009. – 671 с

3. Куликова М.Ю. Оценка качества метакаолина как добавки для строительных вяжущих материалов методом оптической спектроскопии // Шаг в науку – 2018: сборник статей победителей конкурса грантов научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых. – Москва: ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова», 2018. – 152 с. с.72

4. Хайдуков Д. С. Применение кластерного анализа в государственном управлении// Философия математики: актуальные проблемы. — М.: МАКС Пресс, 2009. — 287 с.

 

 

Секция «ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ РЕАЛЬНОСТЬ»

 

Куликов М.В.

Научный руководитель Балынин И.В.

(Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации)