r-FT-IR og mATR-FT-IR spektra av de vanligste tekstilfibrene. Spektra i figur representerer normaliserte og gjennomsnittlige resultater av hver klasse. Den vertikale aksen representerer absorbans. Som naturlige cellulosebaserte fibre har svært like spektra, presenteres bare bomull. Spektra av andre naturlige fibre som lin, jute og sisal er vist i Tilleggsfil 1

I Fig. 1, det kan sees at reflektansmodusspektrene synes å inneholde mer absorbansmaksima sammenlignet MED ATR-modusen. Spesielt i området 3000-4000 cm-1 er absorbansbåndene mye bredere og mer intensive. I denne wavenumber–regionen finnes O–H og N-H strekkbåndene . Som i refleksjonsmodus er omfanget av lyspenetrasjon i prøven mindre, ble det antatt at disse bredere og mer intensive toppene skyldes fuktigheten på tekstiloverflaten (vann absorberer sterkt i området 3000-4000 cm−1). Dette ble imidlertid ikke bekreftet da tørkeforsøk (tekstilstykke ble tørket i 2 timer ved 70 °C) viste ingen signifikante variasjoner mellom tørkede og utørkede tekstilprøvespekter. Sannsynligvis er disse vibrasjonene i området 3000-4000 cm−1 karakteristiske for refleksjonsmodus. I reflektansmodus blir båndene i mange tilfeller skiftet mot høyere wavenumbers, sammenlignet med ATR-modusen. For cellulosebasert viskosefiber er O-h strekkbånd maksimalt i ATR−modus på 3344 cm-1, men i refleksjonsmodus kan et bredt bånd med smalere spiss ses ved 3500 cm-1. Det karakteristiske C – o-strekkbåndet som er tydelig synlig i ATR-modus (nær 1022 cm-1), har fusjonert inn i et bredt område av absorbanser (1400-1100 cm−1) i reflektansmodus, med bånd på 1173 og 1134 cm−1.

en uventet fordel med refleksjonsmodus ble avslørt ved å skille mellom polyamidbaserte fibre: silke, ull og syntetisk polyamid. I atr-modus ser ATR-FT-IR-spektrene av disse tre materialene veldig ut. Absorbansmaksima er bare litt forskjøvet, og hovedforskjellen er Bredden På N-H / O–h strekk (~3500-3000 cm-1), amider C=o strekk (~ 1630 cm−1) og C–N–h bøying (~ 1520 cm−1) absorbansbånd. Disse forskjellene er vanligvis tilstrekkelig for å identifisere enkeltkomponentfibre som er i god stand av ATR-FT-IR, men ikke for delvis nedbrytede og/eller forurensede virkelige prøver, på grunn av mulige endringer i båndformer og fremvekst av nye bånd. I reflektansmodus er spektrene til disse tre fibertypene betydelig mer forskjellige. For eksempel hadde alle fem forskjellige silkestandardprøver undersøkt i dette arbeidet, hentet fra forskjellige kilder, en intensiv og skarp absorbans maksimal nær 1710 cm−1, som er fraværende i spektrene av ull og polyamid.interessant nok hadde polyesterspekteret flere ekstra absorbansbånd i refleksjonsspekteret sammenlignet med ATR-FT-IR-spektret. Relativ intensitet For C-H-strekk i refleksjonsmodus (ved 2972 og 2908 cm−1) var betydelig høyere sammenlignet MED ATR−modusspekteret, hvor de tilsvarende båndene (ved 2973 og 2910 cm-1) var nesten ubemerket på grunn av lav intensitet. De aromatiske overtonene / kombinasjonsområdet mellom 2500 og 1800 cm−1, som i tilfelle av de andre studerte fibrene inneholder bare mindre bånd, var overraskende rik på polyester. Disse båndene er karakteristiske for polyesterfibre, da alle analyserte prøver ga lignende resultater.

for polypropylen ble det observert signifikante forskjeller mellom refleksjonsspekter av forskjellige prøver (Se Fig. 2), både mellom prøver og innenfor en prøve. I Fig. 2 fire mest forskjellige refleksjonsspekter fra to forskjellige prøver er vist for å illustrere forskjellene. C-H strekkområdet har flere absorbansbånd på samme bølgetall (~2970, ~ 2930, ~ 2840 cm−1), men båndets form og relative intensiteter er forskjellige. For eksempel inneholder prøve PP4 alle de samme absorbansene, men de slås sammen i ett bredt bånd, mens I SPEKTRET PP3 er båndet på 2969 cm-1 klart mer intensivt enn 2930 cm-1 og 2844 cm-1. Den samme situasjonen gjelder For C-H bøyebånd rundt 1460 og 1380 cm-1-samme bånd, forskjellige former. Den mest fremtredende forskjellen ser ut til å være i bølgetallområdet 800-600 cm-1. Som det kan ses I Fig. 2, spectrum PP1 inneholder intensivt bånd med absorbans maxima på 713 cm-1, spectrum PP2 har svært lite bånd i dette området, men har i stedet brede og intensive bånd på 660 cm-1. De to andre spektrene PP3 og PP4 inneholder ingenting eller bånd med svært lav intensitet i dette området. Årsakene til disse forskjellene i refleksjonsspektra er mest sannsynlig små mengder ko-monomerer eller tilsetningsstoffer som ofte brukes i produksjon av virkelige polypropylenelementer . Da ingen analytiske fiberstandarder kunne oppnås, ble ingen refleksjonsspektra utelatt av dataanalysen.

Individuelle eksempelspekter av polypropylen (PP) prøver registrert i r-FT-IR-modus. Den vertikale aksen representerer absorbans. Første to spektra (PP1 en PP2) er fra samme prøve-viser forskjeller i en prøve. Spectra PP3 og PP4 er fra en annen prøve

Elastan brukes mest i tekstiler, som et additiv for å gjøre materialer mer elastiske. Mens ren elastan som tekstil er ganske sjelden, ble elastantråd brukt som standard. Å skaffe god kvalitet r-FT-IR spektrum av elastan var problematisk. Refleksjonsspektra av den brukte elastantråden og andre svært tynne stykker (se «Forskjellige tekstilprøver og praktiske aspekter» – delen) ble forvrengt og avviket sterkt fra mATR-FT-IR-spektrene. Absorbansbåndene var brede, og spissene på båndene syntes å være avskåret i området 1750-1100 cm-1 (Se Fig. 3). C – o strekkbånd er den mest intensive I ATR-modus (1105 cm-1) og er fortsatt godt sett i reflektansmodusspekteret ved 1138 cm-1.

r-FT-IR (over) og mATR-FT-IR (under) spektra av elastanprøve. Den vertikale aksen representerer absorbans. Spektrene i figur representerer normaliserte og gjennomsnittlige resultater av alle registrerte spektra

Karakteristiske Atr-FT-IR-spektra Av Tencel™ (som inneholder lyocellfiber) registrert med Atr-FT-IR-spektrometer , viste absorbansbånd tilhørende cellulosebaserte fibre, men også til amidgrupper. Analyse MED FT-IR mikrospektrometer i både refleksjons-og ATR-modus viste at De To Tencel-prøvene som ble brukt i dette arbeidet, faktisk var blandinger av minst to fibre (Se Fig. 4). Bare få av de registrerte spektrene (Som Tencel 1 I Fig. 4) var lik ren cellulosebasert fiber som lyocell burde være . De fleste spektrene som finnes i tillegg til lyocell-bånd (~3500, ~ 3460, ~ 1130 cm−1) Også Nh strekkabsorbanser (~3330 cm–1) Og amid C=o strekkbånd på ~ 1660 cm−1, bedre sett I Fig. 4 spectra Tencel 3 Og Tencel 4. Siden tencel™ ikke alltid er 100% ren lyocell, kan identifikasjonen ofte være vanskelig. På grunn av disse vanskelighetene ble Tencel™ fjernet fra klassifiseringsopplæringssettet.

Individuelle eksempelspekter Av tencel™ – prøver registrert i r-FT-IR-modus. Den vertikale aksen representerer absorbans. Spektra ble registrert fra forskjellige deler av to prøver og på grunn Av den komplekse sammensetningen Av Tencel™ materiale, kan forskjellige absorbanser noteres

Klassifisering av enkeltkomponentfibre

To forskjellige tilnærminger ble brukt til klassifisering: hovedkomponentanalyse (pca) basert diskriminantanalyse (DA) og tilfeldig skogsbasert maskinlæringsalgoritme. Klassifisering med DA viser at på samme måte som vårt tidligere arbeid, hvor klassifisering ble utført ved HJELP AV IR-spektra registrert med ATR-FT-IR-spektrometer , kan fibrene lett skilles ut på grunnlag av deres spektra registrert i reflektansmodus. PCA-graf for analyserte tekstilfibre (Se Fig. 5), ved hjelp av de tre første hovedkomponentene, presenteres for å visualisere hvor mye fiberklassene faktisk skiller seg fra hverandre. Poeng for HVER PC i reflektansmodus er: PC1 = 69,7%, PC2 = 12,1%, PC3 = 6,2% som beskriver alle sammen 88,0% av variansen. Poeng for mATR-FT-IR er: PC1 = 57,1%, PCA2 = 21,3%, PC3 = 9,4% som beskriver alle sammen 87,8% av variansen. Resultatene av random forest classifier ble evaluert basert på trening og test sett klassifisering nøyaktighet score. For r-FT-IR var test-og treningssettet klassifiseringsnøyaktighetsresultater begge 0,99 (1,0 er maksimum). For mATR-FT-IR var klassifiseringsnøyaktighetsresultatene for test-og treningssettet henholdsvis 0,96 og 1,0.

PCA graf for r-FT-IR spektra av forskjellige tekstilfibre ved HJELP AV SNV korreksjon