錦棉織物同色性電腦測配色方法的構建

虞 波，錢紅飛，王維明，蔡再生

(1.紹興文理學院紡織服裝學院，浙江紹興 312000;2.東華大學化學化工與生物工程學院，上海 201620)

隨著電子商務迅速發(fā)展，對紡織品顏色進行數(shù)據(jù)管理及評價成為必然趨勢，發(fā)展紡織品的印染測配色技術與設備是提高產(chǎn)品檔次，接軌國際市場，適應新時期準確、快速、優(yōu)質(zhì)要求的必然之路［1－3］?；旒徔椢锞哂屑兗徔椢锊豢杀葦M的性能優(yōu)勢，進口的國外面料平均纖維成分為5～6種［4］。多種纖維混紡面料所面臨的最大困難是印染后整理的制約。纖維成分越復雜，其所形成面料的多組分染色性能差異就越復雜，纖維之間還存在相互沾色現(xiàn)象，纖維混紡比、紗線外觀及織物組織紋理等均會對色光造成一定的影響。使得產(chǎn)品重現(xiàn)性差，仿色困難，回修率高，引起勞動力成本與染化料、能源的浪費。因此，混紡織物面料的同色性染色成為當前染色技術中的一個難題。目前，雙組分纖維織物的染整加工多數(shù)仍停留在經(jīng)驗加工水平上，急需建立多組分纖維特別是常規(guī)雙組分纖維織物的同色性測配色方法，以減少勞動力、染化料與能源的浪費，提高生產(chǎn)效率。

錦綸具有較好的彈性和光澤，而棉織物具有吸濕排汗性能，錦棉混紡織物綜合了錦和棉2種纖維的優(yōu)良性能，是目前較為流行的服裝面料，但由于錦和棉具有不同的內(nèi)部分子結構，故它們的染色性能也不同，存在較嚴重的沾色問題［5］。目前，國內(nèi)外對雙組分纖維織物的電腦配色方法研究較少［6－8］。王平等［9］研究了滌棉混紡織物的電腦測配色，為了解決滌棉混紡織物染色中染料會對另一纖維產(chǎn)生沾色，從而造成配色精度下降的問題，采用純棉和考慮棉沾色的純滌綸單色基礎數(shù)據(jù)進行了滌棉織物分散，活性二浴法染色的配色實驗。結果表明，該方法對單拼色和雙拼色試樣的配色精度較高，預測配方與實際用量相近，修色后色差較小;應用于三拼色試樣時配色精度稍低。沾色是影響配色精度的一個重要因素，但該文獻只研究了滌棉混紡織物的配色，未更深入地從配色理論上進行論述。模擬沾色法，利用純棉和純滌綸織物2組染色和2組沾色基礎數(shù)據(jù)進行配色，但該方法對于其中的算法及配色效果未見詳實報道。至今為止，電腦配色技術應用于混紡織物同色性配方預測方面的研究較少，且配色成功率較低［10］。通過前期對 Datacolor 600測配色系統(tǒng)中的混紡織物配色功能也進行了測試，發(fā)現(xiàn)該功能只是對單純的2種織物配方乘上相應的混紡比系數(shù)，未考慮沾色等其他影響因素，且配色誤差較大。

本文根據(jù)測配色原理進行推導，對染料濃度與沾色效應間的關系進行相應的實驗研究，尋找其中規(guī)律，將其植入純紡織物的配色理論，在現(xiàn)有配色儀器的基礎上，開發(fā)錦棉織物同色性程序化配色染色的方法。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

織物:純 棉 平 紋織 物，25 tex×25 tex，200根/10 cm×200根/10 cm;純錦綸平紋織物，11 tex×11 tex，200根/10 cm ×200根/10 cm;錦棉平紋交織物，經(jīng)紗為25 tex棉，緯紗為11 tex錦綸，196根/10 cm×189根/10 cm。

染化料:活性紅3BS，活性黃 3RF，活性藏青RGB，上虞億得化工有限公司;酸性紅N-2RBL，酸性黃M-R，酸性藍N-R，上虞南華染化科技有限公司;元明粉(無水硫酸鈉)，純堿(無水碳酸鈉)，冰醋酸(乙酸)為分析純試劑;勻染劑平平加 O為工業(yè)品。

儀器設備:測色配色系統(tǒng) Datacolor 600，Datacolor公司;Rapid振蕩試色機L-12C(廈門瑞比有限公司)。

1.2 染色方法

采用活性和酸性兩浴法進行染色。

1.2.1 活性染料染色

處方:選擇0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)9 組染料濃度對棉織物染色建立基礎數(shù)據(jù)。染料0.3%(o.w.f)，元明粉10 g/L，純堿5 g/L;染料0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%(o.w.f)，元明粉30g/L，純堿12g/L;染料為 2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)，元明粉 40g/L，純堿 18g/L;浴比 1∶25。

染色方法:60℃入染，保溫染色10 min后加入1/2的元明粉，保溫染色10 min后加入剩余1/2的元明粉，保溫染色10 min，以2℃/min升溫至90℃后加入1/2的純堿，保溫染色10 min后加入剩余1/2的純堿，保溫染色20 min，水洗，烘干。

1.2.2 酸性染料染色

處方:選擇0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)9 組染料濃度對錦綸織物染色建立基礎數(shù)據(jù)。平平加O為1.5g/L，浴比為1∶25。

染色方法:染浴調(diào)節(jié)pH值至4～5，40℃入染，以1℃/min升溫至95℃，保溫染色40 min，以1℃/min降溫至40℃，水洗，烘干。

1.3 測試方法

染色試樣的表觀色深K/S值及色差△E在瑞士Datacolor公司的Datacolor 600型測配色儀上測定，測色條件為:D65光源，10°視角，試樣折疊至不透光。每個試樣測4個點，取4個點的平均值。

2 結果與討論

建立酸性染料對錦綸織物的電腦測配色基礎數(shù)據(jù)庫和活性染料對棉織物的電腦測配色基礎數(shù)據(jù)庫，調(diào)用相應的基礎數(shù)據(jù)庫對錦綸和棉進行配色、染色和修色，可以分別獲得與目標色一致的酸性染料染色配方和活性染料染色配方。但在染色過程中，酸性染料會對棉沾色，而活性染料會對錦綸沾色，所以獲得的染色配方對錦棉織物染色后，雙組分織物的同色性會存在一定的問題。

以活性/酸性染料染棉/錦綸織物而言，棉織物上的表觀色深值由3部分組成，即空白棉織物的表觀色深值、活性染料上染棉織物的表觀色深值和酸性染料對棉織物沾色的表觀色深值。而錦綸織物上的表觀色深值也由3部分組成，即空白錦綸織物的表觀色深值、酸性染料上染滌綸織物的表觀色深值和活性染料對滌綸織物沾色的表觀色深值，關系式如下:

要使錦棉雙組分織物在染色后獲得同一色澤，則

式中:(K/S)棉、(K/S)錦綸分別為目標色樣的表觀色深;(K/S)棉0、(K/S)錦綸0分別為空白棉和錦綸織物的表觀色深;(K/S)活性染料為活性染料上染棉的表觀色深;(K/S)活性染料沾色為活性染料對錦綸沾色的表觀色深;(K/S)酸性染料為酸性染料上染錦綸的表觀色深;(K/S)酸性染料沾色為酸性染料對棉沾色的表觀色深。

將式(1)、(2)代入式(3)，即

而根據(jù)測配色原理，多個染料配色(K/S)m關系式如下:

式中:(K/S)m表示目標色的織物表觀色深;(K/S)0表示空白的織物表觀色深;ki表示空白織物上各染料單位濃度的K/S值;ci表示各染料的濃度。

(K/S)m和(K/S)0可由電腦測試得到，而ki必須通過制作基礎數(shù)據(jù)曲線得到，確定了一個染料的基礎數(shù)據(jù)曲線，也就確定了該染料在一定染色濃度范圍內(nèi)單位濃度的K/S值(即ki)。根據(jù)ki可以計算出配方中各個染料的用量。

對于活性/酸性染料染棉/錦綸織物獲得相同顏色的目標色樣，由式(4)、(5)需要建立4個基礎數(shù)據(jù)庫，即活性染料染棉的基礎數(shù)據(jù)庫、活性染料對錦綸沾色的基礎數(shù)據(jù)庫以及酸性染料染錦綸和酸性染料對棉沾色的基礎數(shù)據(jù)庫。

2.1 酸性染料對棉的沾色

由于需要建立的基礎數(shù)據(jù)庫數(shù)量多，必然加重測配色的工作量，為了簡化測配色過程，對酸性染料對棉的沾色進行了研究，選用三原色酸性紅 N-2RBL，酸性黃M-R，酸性藍N-R，選定0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)9 組染料濃度，對織物質(zhì)量比為7∶3的純棉和純錦綸混合織物進行染色后，測試酸性染料對棉沾色的(K/S)酸性染料沾色和酸性染料上染錦綸的(K/S)酸性染料，并以二者的比值來表征酸性染料沾色對錦棉織物表觀色深的影響程度。表1示出酸性染料三原色對棉的沾色。

表1 酸性染料三原色對棉的沾色Tab.1 Acid dyes staining of trichroism on cotton

由表1可知:酸性紅N-2RBL對棉沾色的影響程度在0.012 4以下，酸性黃M-R對棉沾色的影響程度更低，在0.007 6以下，酸性藍N-R稍高一些，在0.012 4以下?？梢哉J為酸性染料對棉的沾色甚微，即(K/S)活性染料＞＞ (K/S)酸性染料沾色。則式(1)可以簡化為

2.2 活性染料對錦綸的沾色

按照7∶3的質(zhì)量比將純棉織物和純錦綸織物進行混合，模擬錦棉雙組分織物，采用活性染料三原色活性紅3BS、活性黃3RF、活性藏青RGB對混合織物進行活性染料染色，測試活性染料對錦綸沾色的(K/S)活性染料沾色和活性染料上染棉的(K/S)活性染料，并以二者的比值來表征活性染料沾色對錦棉織物表觀色深的影響程度。表2示出活性染料三原色對棉的沾色。

表2 活性染料三原色對錦綸的沾色Tab.2 Reactive dyes staining of trichroism on cotton

由表3可知，活性染料對錦綸的沾色較多，活性紅3BS沾色對錦棉織物表觀色深的影響程度在0.037～0.090之間，活性黃 3RF沾色的影響在0.038 8～0.059 4之間，而活性藏青RGB對錦綸的沾色較為明顯，影響程度在0.104 9～0.366 3之間，因此在式(2)中(K/S)活性染料沾色值不可忽略不計。

2.3 錦棉織物測配色方法的建立及驗證

根據(jù)以上酸性染料對棉沾色和活性染料對錦綸沾色以及二者對織物總的表觀色深的影響程度的研究，由式(2)、(3)、(6)可得

如果將(K/S)活性染料沾色設為需要配色的目標色樣，采用酸性染料對錦綸織物的電腦測配色基礎數(shù)據(jù)庫進行配色和修色，可以獲得一組酸性染料配方，即這組酸性染料染色配方對錦綸織物的染色效果與活性染料對錦綸織物的沾色效果相同。

由此，建立的錦棉織物測配色方法包括如下步驟:

1)對錦棉織物進行分析，確定其中錦綸和棉各占的比例。以純棉和純錦綸織物按照織物中的錦棉比例組成混合織物以模擬錦棉織物。

2)對混合織物采用不同濃度的活性染料染色建立錦棉織物中棉的基礎數(shù)據(jù)庫(簡稱基礎數(shù)據(jù)庫一)。

3)對混合織物采用不同濃度的酸性染料染色建立錦棉織物中錦綸的基礎數(shù)據(jù)庫(簡稱基礎數(shù)據(jù)庫二)。

4)根據(jù)目標色，采用基礎數(shù)據(jù)庫一對空白的混合織物進行電腦配色，根據(jù)配方進行打樣。

5)將打樣所得純棉織物色樣輸入電腦，由電腦給出修色配方，根據(jù)修色配方繼續(xù)打樣。

6)重復步驟5)，直到純棉織物色樣與目標色的色差滿足要求，獲得活性染料的染色配方和1塊采用該染色配方的純錦綸織物沾色色樣。

7)根據(jù)純錦綸織物沾色色樣，采用基礎數(shù)據(jù)庫二對空白的混合織物進行電腦配色，獲得酸性染料染色配方一。

8)根據(jù)目標色，采用基礎數(shù)據(jù)庫二對空白的混合織物進行電腦配色，根據(jù)配方進行打樣，將打樣所得純錦綸織物色樣輸入電腦，由電腦給出修色配方，根據(jù)修色配方繼續(xù)打樣。

9)重復步驟8)，直到純錦綸織物色樣與目標色的色差滿足要求，獲得酸性染料染色配方二，將酸性染料染色配方二減去酸性染料染色配方一獲得的酸性染料染色配方三。

10)活性染料的染色配方和酸性染料染色配方三即為錦棉織物的同色性配方。

為了驗證該方法的可行性，采用錦綸和棉的質(zhì)量比為3∶7的錦棉平紋交織布進行電腦測配色同色性染色。首先以質(zhì)量比為3∶7的1塊純錦綸平紋織物和1塊純棉平紋織物組成的混合織物模擬該錦棉平紋交織布，建立酸性染料三原色和活性染料三原色的基礎數(shù)據(jù)庫。然后按照建立的方法進行測配色操作，結果如表3所示。

由表3可知，按照建立的測配色方法獲得了較好的同色性效果，而且該方法只需要建立活性染料對棉的基礎數(shù)據(jù)庫和酸性染料對錦綸的基礎數(shù)據(jù)庫，而不需要建立沾色的基礎數(shù)據(jù)庫，大大減輕了基礎數(shù)據(jù)制備的工作量。

表3 錦棉織物同色性測配色方法的驗證Tab.3 Test ofm easuring and m atching union color method on PA/cotton fabric

3 結論

本文采用了一套酸性染料三原色和一套活性染料三原色分別對錦棉織物中沾色的影響進行了研究。結果表明:

1)酸性染料對棉的沾色小，沾色最多的酸性藍N-R的影響程度在1.24%以下;而活性染料對錦綸的沾色影響較大，達到了36%。因為(K/S)活性染料＞＞(K/S)酸性染料沾色，認為酸性染料對棉的沾色可以忽略，而活性染料對錦綸的沾色(K/S)活性染料沾色不可忽略不計。

2)將錦棉織物的測配色公式簡化為(K/S)棉0+(K/S)活性染料=(K/S)錦綸0+(K/S)酸性染料+(K/S)活性染料沾色，建立了先對棉配色，然后在考慮活性染料對錦綸沾色情況下對錦綸配色的測配色方法。

3)對該方法的準確性進行了檢驗，結果顯示該方法對藏青、咖啡、艷紅3個顏色的同色性效果較好，錦和棉間的色差△E可以控制在2以下。

根據(jù)測配色原理同時考慮了沾色因素，對錦棉織物中錦綸織物和棉織物的配色公式分別進行了推導，根據(jù)同色性的要求建立了錦棉織物的配色公式，減少配色誤差，為雙組分纖維織物的同色性電腦測配色方法的建立提供了參考。

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