纺织品色牢度仪器评级影响因素分析

袁志磊，杜燕珺，沈波，张亚雯

（1.上海出入境检验检疫局，上海200135；2.东华大学纺织学院，上海201620）

纺织品色牢度仪器评级影响因素分析

袁志磊1，杜燕珺1，沈波1，张亚雯2

（1.上海出入境检验检疫局，上海200135；2.东华大学纺织学院，上海201620）

为了研究不同的测试条件对纺织品色牢度评级结果的影响，利用测色原理不同的两种仪器在不同的标准光源、色差公式、几何条件和视场角条件下进行评级，并将评级结果与目光评级结果进行对比分析。结果发现，D65光源的测试结果与目光评级结果的一致性比A光源与目光评级结果的一致性好；CIE DE2000色差公式较CIE LAB计算的色牢度级数更接近目光评级结果；数码影像评级系统在d/8和45/0两种几何条件下，结果的一致性较好，且较接近目光评级结果；几何条件为45/0时，10°视场角更符合目光评价结果；几何条件为d/8时，2°视场角和10°视场角得到试验数据基本一致。

纺织品；色牢度；仪器评级；影响因素

0 引言

色牢度是纺织品颜色对加工和使用过程中各种作用的抵抗力，是纺织品印染加工领域的一项重要质量指标。色牢度的好坏不仅直接影响纺织品的外观效果，还关系到服用者的身体健康。仪器评级是纺织品色牢度试验中评价沾色和变色程度的主要方法之一，该方法可分为光电积分法、分光光度法和数码影像法。前两种方法通过测量颜色的光谱功率分布、颜色密度、色度坐标、三刺激值等对颜色进行评价[1]。数码影像技术评级主要是利用数码相机获取样本的图像，分析和测量图像颜色的RGB值，测试系统通过标准色卡进行颜色校正得到试样的标准色度数据，以此来评价纺织品沾色或变色等级[2]。在采用仪器测色时，需要确定多个测试条件，如标准光源、色差公式、视场角、几何条件等，而不同的测试条件对色差计算结果会产生一定的影响，通过对不同测试条件的比较研究，分析了纺织品色牢度仪器评级的影响因素。

1 仪器评级的测试

1.1 标准光源

由于各种光源的光谱功率分布不同，不同的光源照射下试样的颜色也各不相同。国际照明协会CIE规定了具有特定光谱能量分布的标准照明体，主要包括照明体A和照明体D65。根据GB/T 3978—2008《标准照明体和几何条件》规定，CIE光源是由CIE规定的人工光源，其相对光谱功率分布近似于CIE标准照明体的相对光谱功率分布。在纺织品仪器测色中，通常使用标准光源D65和A光源，CIE光源A是相关色温为2 856 K的充气钨丝灯模拟标准照明体A的人工光源，标准照明体D65是相关色温大约为6 500 K的昼光。

1.2 色差公式

目前纺织品色牢度评级中常用的色差公式主要有CIE LAB和CIE DE2000两种。

1.2.1 CIE LAB色差公式

1976年CIE推出了CIE LAB颜色空间及其色差公式，其中L*、a*、b*分别为CIE LAB的三维坐标轴中的明度坐标和彩度坐标，L*为明暗度值，a*值表示红绿色彩的变化，b*值表示黄蓝色彩的变化。GB/T 8424.3—2001《纺织品色差的计算》中CIE LAB色差计算公式为：

式（1）中：ΔL*——明度差

ΔCab*——饱和度差

ΔHab*——色调差

虽然CIE LAB并非完全均匀的颜色空间，但其应用最为广泛。该颜色空间的优点是根据坐标空间上的位置易于找出相对应的颜色。

1.2.2 CIE DE2000

2000年，在CIE LAB色差公式的基础上，CIE技术委员会的成员提出了CIE DE2000色差公式，其计算公式为：

式（2）中：kL、kC、kH——根据实际情况许可明度、饱和度和色调的权重（对于纺织样品，一般采用kL=1.5，kC=kH=1）。

SL、SC、SH——分别为明度权重函数、饱和度权重函数和色调权重函数，RT为交互项。该色差公式对CIE LAB公式进行了5项调整，其中包括对明度权重函数（SL）、饱和度权重函数（SC）和色调权重函数（SH）的改进；增加了介于饱和度和色调差异的交互项（RT），可改善公式对蓝色的性能；重新调整了CIE LAB中a*的系数为（1+G）[3]，用于提高公式对灰色的性能。通过CIE LAB色差公式改进得到的CIE DE2000可较准确地判断蓝色和近中性轴区域的色差。

1.3 视场角

人眼观察到的颜色与视场角的大小有关。在小视场（小于4°）的情况下，人眼辨别颜色差异的能力较低；视场角从2°增加到10°时，人眼对颜色匹配的精度和辨别差异的能力会提高；但视场角进一步增大时，颜色匹配的精度提高不大[4]。在仪器测色中，通常采用2°或10°的视场角，在这种视场角条件下，相同的颜色所呈现的色彩也会存在一定差异。

1.4 几何条件

GB/T 8424.3—2001《纺织品色差的计算》中几何条件是指颜色测量仪器的照明光源和探测器与待测样品之间的几何关系。纺织品仪器测色中常用的几何条件有d/0、d/8、45/0、0/45等。

d/0是指样品在积分球照射下样品表面的法线和观测光束的轴线夹角不超过10°，观测轴线和任意观测光线间的夹角不超过5°。

d/8是反射光束轴线与试样中心法线成8°角，在接收光束轴线5°内的所有方向上，采样孔径反射的辐射是均匀的。8/d的光路与d/8相反，采样孔径与样品中心法线成8°角的光照明。

45/0是指照明光束的轴线与样品表面法线成45°±2°，观测方向和样品表面法线的夹角不超过10°，照明光束轴线与任一光线之间的夹角不超过8°[5]。

0/45是指照明光束的轴线与样品表面的法线间的夹角不超过10°，在与法线成45°±2°的角度下观察样品，照明光束的轴线与任一光线之间的夹角不超过8°。上述几何条件示意图见图1-4。

2 仪器评级试验

2.1 试验设备

Digieye（d/8、45/0）数码影像评级系统，Color⁃eye7000A分光光度仪（d/8），Labscan XE色差仪（0/ 45）。

2.2 试样与测试标准

2.2.1 试样

选取通过色牢度试验的不同沾色程度的标准贴衬，以及不同颜色的变色试样及其原样。

2.2.2 测试标准

分光光度法参照FZ/T 01023—1993《贴衬织物沾色程度的仪器评级方法》和FZ/T 01024—1993《织物变色程度的仪器评级方法》，数码影像法参照ISO 105—A11：2012 Determination of color fastness grades by digital imaging techniques。

2.2.3 数据处理方法

3 试验结果及影响因素分析

3.1 标准光源

选取纺织品色牢度试验中常用的D65和A光源，利用Digieye数码影像评级系统和Color⁃eye7000A分光光度仪对试样进行色牢度评级，测得级数与目光评级结果进行对比（见表1）。

表1 不同标准光源的试验结果

由表1可知，通过A光源和D65光源条件下评级结果的比较可以看出，D65光源下的检测结果与目光评级结果更加接近，且在D65光源下利用数码影像评级系统测得结果与目光级数之间的RMS值为0.44，表明该条件下仪器评级结果与目光结果之间的误差在0.5级之内，符合色牢度评级允差要求。

3.2 色差计算公式

根据相关标准，选取CIE LAB和CIE DE2000两种色差公式，在光源/观察者条件为D65/10°，几何条件为d/8下分别采用Coloreye7000A和Digieye测试试样沾色、变色等级。其中Coloreye7000A采用CIE LAB公式计算，Digieye利用CIE DE2000计算，测试结果见表2。

表2 不同色差公式的试验结果

由表2可知，相对于CIE LAB的计算结果，CIE DE2000测试结果与目光评级结果的一致性更好。CIE DE2000是在CIE LAB颜色空间的基础上发展而来的，由于CIE LAB颜色空间在某些波长区域存在不均匀性，CIE DE2000在CIE LAB的基础上进行了调整，使其计算结果与目光评价的一致性有所改善。

3.3 几何条件

Digieye数码影像评级系统的几何条件为d/8和 45/0，Hunter Labscan色差仪的几何条件为0/45，Coloreye7000A的几何条件为d/8。在D65/10°光源/观察者条件下采用上述三种仪器进行评级，测试结果见表3。

表3 不同几何条件的试验结果

由表3可知，数码影像评级系统在d/8和45/0的几何条件下，两者之间的一致性较好，且都较接近目光评级结果。此外，根据FZ/T 01047—1997《目测评定纺织品色牢度用标准光源条件》中规定，45/0几何条件更加适合无光泽的纺织品，而0/45几何条件更加适合有光泽的纺织品。试验中的试样为无光泽织物，因此几何条件为0/45的测试结果与目光一致性相对较差。

3.4 视场角

在45/0和d/8几何条件下，利用Digieye数码影像评级系统分别在10°、2°视场角度下测量试样的沾色、变色牢度等级。测试结果见表4。

表4 不同视场角的测试结果

由表4可知，利用数码影像评级系统进行测试，在几何条件为45/0，视场角分别为2°和10°时，10°视场角所测得的结果与目光评级更加一致。主要由于人眼在小视场（小于4°）的情况下对颜色差异的辨别能力相对较低，从2°增加到10°时，辨别差异的能力和对颜色匹配的精度会提高。而在d/8的几何条件下，2°和10°视场角得到试验数据差异性并不明显。

4 结论

（1）D65光源下的测试结果较A光源下的测试结果与目光评价结果一致性更好；

（2）CIE DE2000色差公式是在CIE LAB色差公式基础上进行的改进，其计算的色牢度级数更接近目光评级结果；

（3）数码影像评级系统在d/8和45/0的几何条件下，两者之间的一致性较好，且较接近目光评级结果；

（4）当几何条件为45/0时，10°视场角比2°视场角更符合目光评级结果，当几何条件为d/8时，2°视场角和10°视场角得到试验结果基本一致。

[1]周炜,钟蕾,李卫东,等.色牢度目测评级与仪器评级的相关性[J].上海纺织科技,2013,41:4-5.

[2]金肖克,李启正,张声诚,等.织物颜色测量方法的分类与发展[J]．纺织导报,2012:105.

[3]金肖克,张声诚,李启正,等.色差公式的发展及其在织物颜色评价中的应用[J].2013,50:36.

[4]李秀荣.颜色测量中应注意的问题[J].广东印刷,2010:25.

[5]李汝勤,宋钧才.纤维和纺织品测试技术[M].上海:东华大学出版社,2005:207.

2016/17年《上海纺织产业发展报告》正式出版

《上海纺织产业发展报告》于2010年创刊，由上海纺织协会与上海市纺织科学研究院共同组织编撰、内部发行。以年度报告的形式，详实记录上海纺织产业的发展轨迹，对转型发展提供有价值的建议，并探索给出产业发展的趋势预测。

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详情请洽产业经济研究室：021-55210011-372。

Analysis on the influencing factors of instrument-rating test for textile color fastness

YUAN Zhilei1，DU Yanjun1,SHEN Bo1,ZHANG Yawen2

（1.Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Shanghai 200135,China; 2.College of Textile,Donghua University,Shanghai 201620,China）

In order to study the influencing factors on the textile color fastness rating results in different testing conditions,the color fastness rating is tested by using two instruments with different color mea⁃surement principle in different standard illuminates,color-different formulas,geometric conditions and field angles.The test result and the visual result is compared.The result by D65 light has better consis⁃tency with visual result than the result by A light.CIE DE2000 color-different formula is found to have better performance than CIE LAB formula.In geometric condition d/8 and 45/0,the results show excel⁃lent consistency in two geometric condition by using digital image system with visual results.At field an⁃gle10°,there is more consistency with visual results in the geometric condition 45/0.In the geometric condition d/8,the results are consistent between angle10°and angle 2°.

textile,color fastness,instrument rating test,factors

TS107

1001-7046（2016）06-0016-05

2016-09-12

袁志磊（1980-），男，高级工程师，主要从事纺织品性能检测技术的研究工作。