锦棉织物同色性电脑测配色方法的构建

虞 波，钱红飞，王维明，蔡再生

(1.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江绍兴 312000;2.东华大学化学化工与生物工程学院，上海 201620)

随着电子商务迅速发展，对纺织品颜色进行数据管理及评价成为必然趋势，发展纺织品的印染测配色技术与设备是提高产品档次，接轨国际市场，适应新时期准确、快速、优质要求的必然之路［1－3］。混纺织物具有纯纺织物不可比拟的性能优势，进口的国外面料平均纤维成分为5～6种［4］。多种纤维混纺面料所面临的最大困难是印染后整理的制约。纤维成分越复杂，其所形成面料的多组分染色性能差异就越复杂，纤维之间还存在相互沾色现象，纤维混纺比、纱线外观及织物组织纹理等均会对色光造成一定的影响。使得产品重现性差，仿色困难，回修率高，引起劳动力成本与染化料、能源的浪费。因此，混纺织物面料的同色性染色成为当前染色技术中的一个难题。目前，双组分纤维织物的染整加工多数仍停留在经验加工水平上，急需建立多组分纤维特别是常规双组分纤维织物的同色性测配色方法，以减少劳动力、染化料与能源的浪费，提高生产效率。

锦纶具有较好的弹性和光泽，而棉织物具有吸湿排汗性能，锦棉混纺织物综合了锦和棉2种纤维的优良性能，是目前较为流行的服装面料，但由于锦和棉具有不同的内部分子结构，故它们的染色性能也不同，存在较严重的沾色问题［5］。目前，国内外对双组分纤维织物的电脑配色方法研究较少［6－8］。王平等［9］研究了涤棉混纺织物的电脑测配色，为了解决涤棉混纺织物染色中染料会对另一纤维产生沾色，从而造成配色精度下降的问题，采用纯棉和考虑棉沾色的纯涤纶单色基础数据进行了涤棉织物分散，活性二浴法染色的配色实验。结果表明，该方法对单拼色和双拼色试样的配色精度较高，预测配方与实际用量相近，修色后色差较小;应用于三拼色试样时配色精度稍低。沾色是影响配色精度的一个重要因素，但该文献只研究了涤棉混纺织物的配色，未更深入地从配色理论上进行论述。模拟沾色法，利用纯棉和纯涤纶织物2组染色和2组沾色基础数据进行配色，但该方法对于其中的算法及配色效果未见详实报道。至今为止，电脑配色技术应用于混纺织物同色性配方预测方面的研究较少，且配色成功率较低［10］。通过前期对 Datacolor 600测配色系统中的混纺织物配色功能也进行了测试，发现该功能只是对单纯的2种织物配方乘上相应的混纺比系数，未考虑沾色等其他影响因素，且配色误差较大。

本文根据测配色原理进行推导，对染料浓度与沾色效应间的关系进行相应的实验研究，寻找其中规律，将其植入纯纺织物的配色理论，在现有配色仪器的基础上，开发锦棉织物同色性程序化配色染色的方法。

1 实验部分

1.1 实验材料

织物:纯 棉 平 纹织 物，25 tex×25 tex，200根/10 cm×200根/10 cm;纯锦纶平纹织物，11 tex×11 tex，200根/10 cm ×200根/10 cm;锦棉平纹交织物，经纱为25 tex棉，纬纱为11 tex锦纶，196根/10 cm×189根/10 cm。

染化料:活性红3BS，活性黄 3RF，活性藏青RGB，上虞亿得化工有限公司;酸性红N-2RBL，酸性黄M-R，酸性蓝N-R，上虞南华染化科技有限公司;元明粉(无水硫酸钠)，纯碱(无水碳酸钠)，冰醋酸(乙酸)为分析纯试剂;匀染剂平平加 O为工业品。

仪器设备:测色配色系统 Datacolor 600，Datacolor公司;Rapid振荡试色机L-12C(厦门瑞比有限公司)。

1.2 染色方法

采用活性和酸性两浴法进行染色。

1.2.1 活性染料染色

处方:选择0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)9 组染料浓度对棉织物染色建立基础数据。染料0.3%(o.w.f)，元明粉10 g/L，纯碱5 g/L;染料0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%(o.w.f)，元明粉30g/L，纯碱12g/L;染料为 2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)，元明粉 40g/L，纯碱 18g/L;浴比 1∶25。

染色方法:60℃入染，保温染色10 min后加入1/2的元明粉，保温染色10 min后加入剩余1/2的元明粉，保温染色10 min，以2℃/min升温至90℃后加入1/2的纯碱，保温染色10 min后加入剩余1/2的纯碱，保温染色20 min，水洗，烘干。

1.2.2 酸性染料染色

处方:选择0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)9 组染料浓度对锦纶织物染色建立基础数据。平平加O为1.5g/L，浴比为1∶25。

染色方法:染浴调节pH值至4～5，40℃入染，以1℃/min升温至95℃，保温染色40 min，以1℃/min降温至40℃，水洗，烘干。

1.3 测试方法

染色试样的表观色深K/S值及色差△E在瑞士Datacolor公司的Datacolor 600型测配色仪上测定，测色条件为:D65光源，10°视角，试样折叠至不透光。每个试样测4个点，取4个点的平均值。

2 结果与讨论

建立酸性染料对锦纶织物的电脑测配色基础数据库和活性染料对棉织物的电脑测配色基础数据库，调用相应的基础数据库对锦纶和棉进行配色、染色和修色，可以分别获得与目标色一致的酸性染料染色配方和活性染料染色配方。但在染色过程中，酸性染料会对棉沾色，而活性染料会对锦纶沾色，所以获得的染色配方对锦棉织物染色后，双组分织物的同色性会存在一定的问题。

以活性/酸性染料染棉/锦纶织物而言，棉织物上的表观色深值由3部分组成，即空白棉织物的表观色深值、活性染料上染棉织物的表观色深值和酸性染料对棉织物沾色的表观色深值。而锦纶织物上的表观色深值也由3部分组成，即空白锦纶织物的表观色深值、酸性染料上染涤纶织物的表观色深值和活性染料对涤纶织物沾色的表观色深值，关系式如下:

要使锦棉双组分织物在染色后获得同一色泽，则

式中:(K/S)棉、(K/S)锦纶分别为目标色样的表观色深;(K/S)棉0、(K/S)锦纶0分别为空白棉和锦纶织物的表观色深;(K/S)活性染料为活性染料上染棉的表观色深;(K/S)活性染料沾色为活性染料对锦纶沾色的表观色深;(K/S)酸性染料为酸性染料上染锦纶的表观色深;(K/S)酸性染料沾色为酸性染料对棉沾色的表观色深。

将式(1)、(2)代入式(3)，即

而根据测配色原理，多个染料配色(K/S)m关系式如下:

式中:(K/S)m表示目标色的织物表观色深;(K/S)0表示空白的织物表观色深;ki表示空白织物上各染料单位浓度的K/S值;ci表示各染料的浓度。

(K/S)m和(K/S)0可由电脑测试得到，而ki必须通过制作基础数据曲线得到，确定了一个染料的基础数据曲线，也就确定了该染料在一定染色浓度范围内单位浓度的K/S值(即ki)。根据ki可以计算出配方中各个染料的用量。

对于活性/酸性染料染棉/锦纶织物获得相同颜色的目标色样，由式(4)、(5)需要建立4个基础数据库，即活性染料染棉的基础数据库、活性染料对锦纶沾色的基础数据库以及酸性染料染锦纶和酸性染料对棉沾色的基础数据库。

2.1 酸性染料对棉的沾色

由于需要建立的基础数据库数量多，必然加重测配色的工作量，为了简化测配色过程，对酸性染料对棉的沾色进行了研究，选用三原色酸性红 N-2RBL，酸性黄M-R，酸性蓝N-R，选定0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%(o.w.f)9 组染料浓度，对织物质量比为7∶3的纯棉和纯锦纶混合织物进行染色后，测试酸性染料对棉沾色的(K/S)酸性染料沾色和酸性染料上染锦纶的(K/S)酸性染料，并以二者的比值来表征酸性染料沾色对锦棉织物表观色深的影响程度。表1示出酸性染料三原色对棉的沾色。

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

由表1可知:酸性红N-2RBL对棉沾色的影响程度在0.012 4以下，酸性黄M-R对棉沾色的影响程度更低，在0.007 6以下，酸性蓝N-R稍高一些，在0.012 4以下。可以认为酸性染料对棉的沾色甚微，即(K/S)活性染料＞＞ (K/S)酸性染料沾色。则式(1)可以简化为

2.2 活性染料对锦纶的沾色

按照7∶3的质量比将纯棉织物和纯锦纶织物进行混合，模拟锦棉双组分织物，采用活性染料三原色活性红3BS、活性黄3RF、活性藏青RGB对混合织物进行活性染料染色，测试活性染料对锦纶沾色的(K/S)活性染料沾色和活性染料上染棉的(K/S)活性染料，并以二者的比值来表征活性染料沾色对锦棉织物表观色深的影响程度。表2示出活性染料三原色对棉的沾色。

表2 活性染料三原色对锦纶的沾色Tab.2 Reactive dyes staining of trichroism on cotton

由表3可知，活性染料对锦纶的沾色较多，活性红3BS沾色对锦棉织物表观色深的影响程度在0.037～0.090之间，活性黄 3RF沾色的影响在0.038 8～0.059 4之间，而活性藏青RGB对锦纶的沾色较为明显，影响程度在0.104 9～0.366 3之间，因此在式(2)中(K/S)活性染料沾色值不可忽略不计。

2.3 锦棉织物测配色方法的建立及验证

根据以上酸性染料对棉沾色和活性染料对锦纶沾色以及二者对织物总的表观色深的影响程度的研究，由式(2)、(3)、(6)可得

如果将(K/S)活性染料沾色设为需要配色的目标色样，采用酸性染料对锦纶织物的电脑测配色基础数据库进行配色和修色，可以获得一组酸性染料配方，即这组酸性染料染色配方对锦纶织物的染色效果与活性染料对锦纶织物的沾色效果相同。

由此，建立的锦棉织物测配色方法包括如下步骤:

1)对锦棉织物进行分析，确定其中锦纶和棉各占的比例。以纯棉和纯锦纶织物按照织物中的锦棉比例组成混合织物以模拟锦棉织物。

2)对混合织物采用不同浓度的活性染料染色建立锦棉织物中棉的基础数据库(简称基础数据库一)。

3)对混合织物采用不同浓度的酸性染料染色建立锦棉织物中锦纶的基础数据库(简称基础数据库二)。

4)根据目标色，采用基础数据库一对空白的混合织物进行电脑配色，根据配方进行打样。

5)将打样所得纯棉织物色样输入电脑，由电脑给出修色配方，根据修色配方继续打样。

6)重复步骤5)，直到纯棉织物色样与目标色的色差满足要求，获得活性染料的染色配方和1块采用该染色配方的纯锦纶织物沾色色样。

7)根据纯锦纶织物沾色色样，采用基础数据库二对空白的混合织物进行电脑配色，获得酸性染料染色配方一。

8)根据目标色，采用基础数据库二对空白的混合织物进行电脑配色，根据配方进行打样，将打样所得纯锦纶织物色样输入电脑，由电脑给出修色配方，根据修色配方继续打样。

9)重复步骤8)，直到纯锦纶织物色样与目标色的色差满足要求，获得酸性染料染色配方二，将酸性染料染色配方二减去酸性染料染色配方一获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为锦棉织物的同色性配方。

为了验证该方法的可行性，采用锦纶和棉的质量比为3∶7的锦棉平纹交织布进行电脑测配色同色性染色。首先以质量比为3∶7的1块纯锦纶平纹织物和1块纯棉平纹织物组成的混合织物模拟该锦棉平纹交织布，建立酸性染料三原色和活性染料三原色的基础数据库。然后按照建立的方法进行测配色操作，结果如表3所示。

由表3可知，按照建立的测配色方法获得了较好的同色性效果，而且该方法只需要建立活性染料对棉的基础数据库和酸性染料对锦纶的基础数据库，而不需要建立沾色的基础数据库，大大减轻了基础数据制备的工作量。

表3 锦棉织物同色性测配色方法的验证Tab.3 Test ofm easuring and m atching union color method on PA/cotton fabric

3 结论

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别对锦棉织物中沾色的影响进行了研究。结果表明:

1)酸性染料对棉的沾色小，沾色最多的酸性蓝N-R的影响程度在1.24%以下;而活性染料对锦纶的沾色影响较大，达到了36%。因为(K/S)活性染料＞＞(K/S)酸性染料沾色，认为酸性染料对棉的沾色可以忽略，而活性染料对锦纶的沾色(K/S)活性染料沾色不可忽略不计。

2)将锦棉织物的测配色公式简化为(K/S)棉0+(K/S)活性染料=(K/S)锦纶0+(K/S)酸性染料+(K/S)活性染料沾色，建立了先对棉配色，然后在考虑活性染料对锦纶沾色情况下对锦纶配色的测配色方法。

3)对该方法的准确性进行了检验，结果显示该方法对藏青、咖啡、艳红3个颜色的同色性效果较好，锦和棉间的色差△E可以控制在2以下。

根据测配色原理同时考虑了沾色因素，对锦棉织物中锦纶织物和棉织物的配色公式分别进行了推导，根据同色性的要求建立了锦棉织物的配色公式，减少配色误差，为双组分纤维织物的同色性电脑测配色方法的建立提供了参考。

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