计算机测配色在涤纶织物精准配方染色中的应用

张 贵，王美佳，杨爱民

[1.互太（番禺）纺织印染有限公司，广东广州 511462；2.广州弘禹环保科技有限公司，广东广州 510006]

随着电子计算机技术的发展，计算机测配色系统已经广泛应用于印染生产。经过几十年的应用和发展，计算机测配色系统日益完善，在印染生产中发挥的作用越来越大。计算机测配色系统在纺织印染生产中的应用主要有：染料的色度学研究[1]、染料组合的选配、仿色工艺过程染料配方的确定和修正以及产品质量的控制[2-5]。计算机测配色系统将人们对颜色的感性认识转化成数字信息，改变了人们评价织物颜色不规范的做法，形成了织物颜色对色和评价的标准方法，克服了评价织物颜色的主观偏见。计算机测配色系统的应用可以快速准确地提供化验室和生产工艺，以满足精准配色工艺实施的需要。

以涤纶产品生产过程作为实际应用案例，介绍计算机测配色系统在精准配方工艺过程中的应用。

1 原理

计算机测配色系统主要由分光光度计、测配色软件、计算机及打印机等部分组成。分光光度计光源发出的光在积分球内反射形成散射光，散射光照在测孔的标样处产生反射光，通过光电感应系统产生电脉冲，经转换传入计算机。计算机根据反射值从基础数据库中选择合适的染料并计算配方，再由配色系统计算配方染样与标样间的实际色差，选出合格的配方。如果配方不合格就通过快速修色功能进行修色，计算出修正后的新配方。

运用计算机测配色系统需要建立染料的基础色样数据库，建立检验基础色样准确性的方法，以保证基础色样数据库中数据的准确。

2 实验

2.1 材料

织物：涤纶针织布（100%涤纶）、涤纶弹力针织布（93%涤纶+7%氨纶）。

染料：分散黄S2R、分散红WBRT、分散蓝EERLF、分散红LSF、分散红SFB、分散蓝SG、分散黄NP6G、分散蓝BG、分散蓝BGE01。助剂：匀染剂CWD、分散剂P、醋酸、醋酸钠、烧碱、保险粉。

2.2 仪器与设备

Datacolor SF600X 分光光度计（美国Datacolor 公司），自动吸料机（宏益科技股份有限公司），Philips 计算机（Philips集团有限公司），染色小样机（广州市鸿靖试验有限公司），电子分析天平（厦门佰伦斯电子科技有限公司）。

2.3 染色工艺

2.3.1 温度

用分散染料染涤纶在120～135 ℃下进行。当温度低于80 ℃时，升温速率可稍快些；超过80 ℃后，要严格控制升温速率，以保证染料均匀上染。在120～135 ℃染色时，应保证匀染所需要的时间。

2.3.2 pH

部分分散染料会因pH 的变化导致上染率降低、色光变化以及重现性差。当pH＞8 时，大部分分散染料明显分解；当pH＜4时，色光会暗沉。以醋酸-醋酸钠作为缓冲溶液，染色pH控制在4～5为宜。

2.3.3 助剂

高温下，分散染料稳定性大大降低，易聚集产生色点，需加入阴离子分散剂，在本实验中加入匀染剂CWD以达到匀染效果。

2.4 基础色样的制作

2.4.1 制作要求

由专人负责基础色样的制作全过程，减少人为误差。条件允许的情况下尽可能使用自动吸料或自动打样系统。

基础色样所用染色用量应根据实际使用情况决定，一般选择6～12个档次，常用的有：0.005%、0.010%、0.050%、0.100%、0.500%、1.000%、1.500%、2.000%、3.000%、4.000%，用量分档以实用为目的，不要求等差或者等比数列。基础色样系列的制作应在同一染色小样机上进行。

用计算机测配色系统测定基础色样时，应测定多点，取平均值，且要在不同时间的同一台分光光度计上测定。

为缩小因底布产生的误差，基础色样的底布与大生产所用布应保持一致，包括底布的白度、平整度、毛效等。

2.4.2 基础数据库的建立

用选定的分散染料分别制作涤纶针织布和涤纶弹力针织布基础色样。测色结果作为基础数据，形成两个基础色样数据库。

在制作基础色样时要进行空白对比，即用同样的底布，不加染料，只用助剂，以相同的工艺染色。空白染色的底布同样用分光光度计进行测量，并输入相关数据。

3 结果与讨论

3.1 基础色样数据库的检验

对基础色样数据库进行检验是必要的工作之一，在实践中可以用多种办法检验基础色样的准确性。

3.1.1 反射率检测法

在一定染料用量下，织物颜色在不同的波长有着不同的反射率。正常情况下，各种染料质量分数下的波长曲线是相互平行，不会相交。图1是分散红LSF基础色样的反射率。

从图1可见，各种染料质量分数的反射率曲线都较平滑，呈现出规律变化，各质量分数的曲线不会出现交叉、重叠的现象。随着染料质量分数的增大，反射率逐渐降低。若基础色样数据库的反射率符合这种现象，说明被测的基础色样是准确的；若反射率曲线有明显的不规则起伏或者交叉，说明基础色样数据库有问题，需要将异常质量分数的基础色样重新制作。

3.1.2 反射值检测法

随着染料用量的增加，织物的反射值（K/S值）发生变化，可以根据反射值变化的情况评价基础色样的准确性。图2是分散红LSF基础色样反射值随染料质量分数的变化情况。

从图2可见，在一定质量分数范围内，反射值与染料质量分数成正比，即染料质量分数越大，反射率值越大。当质量分数增加到一定量（如图中的3%）时，反射值的增加变缓。如果基础色样反射值随染料质量分数的变化不符合上述规律，或在某个质量分数出现异常点，说明基础色样数据库存在问题。异常点所对应的质量分数需要重新进行打样和测量。

3.1.3 染料相对色力度法

染料相对色力度是衡量染料着色能力的重要指标，会随着染料质量分数的变化而变化。图3是分散红LSF相对色力度随着质量分数变化的情况。

从图3可见，随着染料质量分数的增大，相对色力度的变化由快到缓，曲线平滑有规律，没有明显的上下起伏，说明该基础染样符合要求。如果相对色力度的变化曲线有明显的起伏，说明在起伏点处的基础色样不符合要求，需要重新打样和测量。

3.1.4 反配法

反配法就是利用已经制作好的基础色样数据库的资料，用计算机配算出各染料基础色样的质量分数。若计算机配算出的质量分数与基础数据库中存入的质量分数误差在2%～3%，可认为基础色样是准确的；超过此误差值，则需要重新制作基础色样。

3.2 计算机配色与修正

3.2.1 基本步骤

（1）用计算机测配色系统对目标色样进行测量，给出预测配方，根据预测配方进行染色。

（2）用计算机测配色系统对染样进行测量，得出与目标染样的色差值，如果ΔE＞0.6，色差不合格，需要进行配方修正。计算机给出第一次修正配方，再进行染色。

（3）用计算机测配色系统对修改后的染样进行测量。如果色差仍不合格，需要第二次修正配方，直到色差符合要求为止。

3.2.2 计算机配色和修正

表1是部分涤纶针织物用计算机测配色系统配色和修正结果。

表1 部分涤纶针织物色样计算机配色及修正结果

续表1

表2是部分涤纶弹力针织物用计算机测配色系统配色及修正结果。

表2 部分涤纶针织物色样计算机配色及修正结果

续表2

由表1和表2可知，两种织物按计算机给出的预测配方染色，其色差要求（ΔE＜0.6）全部不达标；修正配方后再次染色和测量，有80%的色样可以达到色差要求；经过第二次修正后，100%的色样达到色差要求。说明在一般情况下，仅需要1～2 次修正和打样就可以达到客户或生产的要求，基本上保证24 h内完成精准配方，提升市场快速反应能力。

由表1和表2还可知，如果第一次修正后色差值ΔE大于0.6，第二次修正后色差值可得到明显改善；如果第一次修正后色差值ΔE小于0.6，第二次修正后并无改善或色差值变大。因此，如果色差值已经在0.6以内，再修正并无实际效果，可以通过以往的经验对配方进行微调以减小色差。

3.3 计算机测配色系统的局限性

计算机测配色系统在染整生产过程中的应用有一定的局限性。（1）染料的选择。计算机测配色系统主要是对织物的颜色进行分析，而不涉及染料的上染性质和配伍性等方面。因此，在选择染料组合时，计算机测配色系统可发挥的作用有限。（2）染色过程的影响因素。计算机测配色系统仅仅是对染色结果、染样的颜色进行分析，但无法分析反应染色过程的影响因素。（3）数据库的依赖性。染料在拼色时的相互作用使拼色时的上染行为和单色上染不一样，造成配色有一定的偏差。计算机测配色是一个需要不断学习的系统，对数据库中染料的颜色数据有依赖性，因此，要适当增加数据库中染料的种类。系统每一次校正的过程，可记录下校正后的配方成为学习数据。下次再染相近颜色时，计算机会从基础数据库中和学习的数据库中选出更精确的配方。所以，要想使配方的准确性更高，需要录入更多次数的配方来丰富和充实系统数据库。

4 结论

（1）在精准配方染色过程中应用计算机测配色系统的流程为：制作系列基础色样→对系列基础色样进行测量→建立基础色样数据库→检验基础色样数据库→应用基础色样数据库。

（2）检验基础数据库的准确性可用反射率法、反射值法、染料相对色力度法以及反配法等来判断。

（3）应用计算机测配色系统制定染料配方的工作流程为：测量目标色样，获取基准数据→运用基础色样数据库制定预测染料配方→按预测染料配方染色，并测量染色样品→与目标色样对比，色差不符合要求需修正配方→用修正后的配方染色→测量修正后染色样品→与目标色样对比，色差不符合要求再次修正配方→重复，直到染色样品色差达到要求。

（4）从生产实践可知，一般情况下，计算机进行第一次修色，80%的染色结果可以达到色差要求；经二次修色后，100%染色结果达到色差要求，基本上保证24 h内完成精准配方，提升市场快速反应能力。