紡織品色牢度儀器評級影響因素分析

袁志磊，杜燕珺，沈波，張亞雯

（1.上海出入境檢驗檢疫局，上海200135；2.東華大學紡織學院，上海201620）

紡織品色牢度儀器評級影響因素分析

袁志磊1，杜燕珺1，沈波1，張亞雯2

（1.上海出入境檢驗檢疫局，上海200135；2.東華大學紡織學院，上海201620）

為了研究不同的測試條件對紡織品色牢度評級結果的影響，利用測色原理不同的兩種儀器在不同的標準光源、色差公式、幾何條件和視場角條件下進行評級，并將評級結果與目光評級結果進行對比分析。結果發現，D65光源的測試結果與目光評級結果的一致性比A光源與目光評級結果的一致性好；CIE DE2000色差公式較CIE LAB計算的色牢度級數更接近目光評級結果；數碼影像評級系統在d/8和45/0兩種幾何條件下，結果的一致性較好，且較接近目光評級結果；幾何條件為45/0時，10°視場角更符合目光評價結果；幾何條件為d/8時，2°視場角和10°視場角得到試驗數據基本一致。

紡織品；色牢度；儀器評級；影響因素

0 引言

色牢度是紡織品顏色對加工和使用過程中各種作用的抵抗力，是紡織品印染加工領域的一項重要質量指標。色牢度的好壞不僅直接影響紡織品的外觀效果，還關系到服用者的身體健康。儀器評級是紡織品色牢度試驗中評價沾色和變色程度的主要方法之一，該方法可分為光電積分法、分光光度法和數碼影像法。前兩種方法通過測量顏色的光譜功率分布、顏色密度、色度坐標、三刺激值等對顏色進行評價[1]。數碼影像技術評級主要是利用數碼相機獲取樣本的圖像，分析和測量圖像顏色的RGB值，測試系統通過標準色卡進行顏色校正得到試樣的標準色度數據，以此來評價紡織品沾色或變色等級[2]。在采用儀器測色時，需要確定多個測試條件，如標準光源、色差公式、視場角、幾何條件等，而不同的測試條件對色差計算結果會產生一定的影響，通過對不同測試條件的比較研究，分析了紡織品色牢度儀器評級的影響因素。

1 儀器評級的測試

1.1 標準光源

由于各種光源的光譜功率分布不同，不同的光源照射下試樣的顏色也各不相同。國際照明協會CIE規定了具有特定光譜能量分布的標準照明體，主要包括照明體A和照明體D65。根據GB/T 3978—2008《標準照明體和幾何條件》規定，CIE光源是由CIE規定的人工光源，其相對光譜功率分布近似于CIE標準照明體的相對光譜功率分布。在紡織品儀器測色中，通常使用標準光源D65和A光源，CIE光源A是相關色溫為2 856 K的充氣鎢絲燈模擬標準照明體A的人工光源，標準照明體D65是相關色溫大約為6 500 K的晝光。

1.2 色差公式

目前紡織品色牢度評級中常用的色差公式主要有CIE LAB和CIE DE2000兩種。

1.2.1 CIE LAB色差公式

1976年CIE推出了CIE LAB顏色空間及其色差公式，其中L*、a*、b*分別為CIE LAB的三維坐標軸中的明度坐標和彩度坐標，L*為明暗度值，a*值表示紅綠色彩的變化，b*值表示黃藍色彩的變化。GB/T 8424.3—2001《紡織品色差的計算》中CIE LAB色差計算公式為：

式（1）中：ΔL*——明度差

ΔCab*——飽和度差

ΔHab*——色調差

雖然CIE LAB并非完全均勻的顏色空間，但其應用最為廣泛。該顏色空間的優點是根據坐標空間上的位置易于找出相對應的顏色。

1.2.2 CIE DE2000

2000年，在CIE LAB色差公式的基礎上，CIE技術委員會的成員提出了CIE DE2000色差公式，其計算公式為：

式（2）中：kL、kC、kH——根據實際情況許可明度、飽和度和色調的權重（對于紡織樣品，一般采用kL=1.5，kC=kH=1）。

SL、SC、SH——分別為明度權重函數、飽和度權重函數和色調權重函數，RT為交互項。該色差公式對CIE LAB公式進行了5項調整，其中包括對明度權重函數（SL）、飽和度權重函數（SC）和色調權重函數（SH）的改進；增加了介于飽和度和色調差異的交互項（RT），可改善公式對藍色的性能；重新調整了CIE LAB中a*的系數為（1+G）[3]，用于提高公式對灰色的性能。通過CIE LAB色差公式改進得到的CIE DE2000可較準確地判斷藍色和近中性軸區域的色差。

1.3 視場角

人眼觀察到的顏色與視場角的大小有關。在小視場（小于4°）的情況下，人眼辨別顏色差異的能力較低；視場角從2°增加到10°時，人眼對顏色匹配的精度和辨別差異的能力會提高；但視場角進一步增大時，顏色匹配的精度提高不大[4]。在儀器測色中，通常采用2°或10°的視場角，在這種視場角條件下，相同的顏色所呈現的色彩也會存在一定差異。

1.4 幾何條件

GB/T 8424.3—2001《紡織品色差的計算》中幾何條件是指顏色測量儀器的照明光源和探測器與待測樣品之間的幾何關系。紡織品儀器測色中常用的幾何條件有d/0、d/8、45/0、0/45等。

d/0是指樣品在積分球照射下樣品表面的法線和觀測光束的軸線夾角不超過10°，觀測軸線和任意觀測光線間的夾角不超過5°。

d/8是反射光束軸線與試樣中心法線成8°角，在接收光束軸線5°內的所有方向上，采樣孔徑反射的輻射是均勻的。8/d的光路與d/8相反，采樣孔徑與樣品中心法線成8°角的光照明。

45/0是指照明光束的軸線與樣品表面法線成45°±2°，觀測方向和樣品表面法線的夾角不超過10°，照明光束軸線與任一光線之間的夾角不超過8°[5]。

0/45是指照明光束的軸線與樣品表面的法線間的夾角不超過10°，在與法線成45°±2°的角度下觀察樣品，照明光束的軸線與任一光線之間的夾角不超過8°。上述幾何條件示意圖見圖1-4。

2 儀器評級試驗

2.1 試驗設備

Digieye（d/8、45/0）數碼影像評級系統，Color?eye7000A分光光度儀（d/8），Labscan XE色差儀（0/ 45）。

2.2 試樣與測試標準

2.2.1 試樣

選取通過色牢度試驗的不同沾色程度的標準貼襯，以及不同顏色的變色試樣及其原樣。

2.2.2 測試標準

分光光度法參照FZ/T 01023—1993《貼襯織物沾色程度的儀器評級方法》和FZ/T 01024—1993《織物變色程度的儀器評級方法》，數碼影像法參照ISO 105—A11：2012 Determination of color fastness grades by digital imaging techniques。

2.2.3 數據處理方法

3 試驗結果及影響因素分析

3.1 標準光源

選取紡織品色牢度試驗中常用的D65和A光源，利用Digieye數碼影像評級系統和Color?eye7000A分光光度儀對試樣進行色牢度評級，測得級數與目光評級結果進行對比（見表1）。

表1 不同標準光源的試驗結果

由表1可知，通過A光源和D65光源條件下評級結果的比較可以看出，D65光源下的檢測結果與目光評級結果更加接近，且在D65光源下利用數碼影像評級系統測得結果與目光級數之間的RMS值為0.44，表明該條件下儀器評級結果與目光結果之間的誤差在0.5級之內，符合色牢度評級允差要求。

3.2 色差計算公式

根據相關標準，選取CIE LAB和CIE DE2000兩種色差公式，在光源/觀察者條件為D65/10°，幾何條件為d/8下分別采用Coloreye7000A和Digieye測試試樣沾色、變色等級。其中Coloreye7000A采用CIE LAB公式計算，Digieye利用CIE DE2000計算，測試結果見表2。

表2 不同色差公式的試驗結果

由表2可知，相對于CIE LAB的計算結果，CIE DE2000測試結果與目光評級結果的一致性更好。CIE DE2000是在CIE LAB顏色空間的基礎上發展而來的，由于CIE LAB顏色空間在某些波長區域存在不均勻性，CIE DE2000在CIE LAB的基礎上進行了調整，使其計算結果與目光評價的一致性有所改善。

3.3 幾何條件

Digieye數碼影像評級系統的幾何條件為d/8和 45/0，Hunter Labscan色差儀的幾何條件為0/45，Coloreye7000A的幾何條件為d/8。在D65/10°光源/觀察者條件下采用上述三種儀器進行評級，測試結果見表3。

表3 不同幾何條件的試驗結果

由表3可知，數碼影像評級系統在d/8和45/0的幾何條件下，兩者之間的一致性較好，且都較接近目光評級結果。此外，根據FZ/T 01047—1997《目測評定紡織品色牢度用標準光源條件》中規定，45/0幾何條件更加適合無光澤的紡織品，而0/45幾何條件更加適合有光澤的紡織品。試驗中的試樣為無光澤織物，因此幾何條件為0/45的測試結果與目光一致性相對較差。

3.4 視場角

在45/0和d/8幾何條件下，利用Digieye數碼影像評級系統分別在10°、2°視場角度下測量試樣的沾色、變色牢度等級。測試結果見表4。

表4 不同視場角的測試結果

由表4可知，利用數碼影像評級系統進行測試，在幾何條件為45/0，視場角分別為2°和10°時，10°視場角所測得的結果與目光評級更加一致。主要由于人眼在小視場（小于4°）的情況下對顏色差異的辨別能力相對較低，從2°增加到10°時，辨別差異的能力和對顏色匹配的精度會提高。而在d/8的幾何條件下，2°和10°視場角得到試驗數據差異性并不明顯。

4 結論

（1）D65光源下的測試結果較A光源下的測試結果與目光評價結果一致性更好；

（2）CIE DE2000色差公式是在CIE LAB色差公式基礎上進行的改進，其計算的色牢度級數更接近目光評級結果；

（3）數碼影像評級系統在d/8和45/0的幾何條件下，兩者之間的一致性較好，且較接近目光評級結果；

（4）當幾何條件為45/0時，10°視場角比2°視場角更符合目光評級結果，當幾何條件為d/8時，2°視場角和10°視場角得到試驗結果基本一致。

[1]周煒,鐘蕾,李衛東,等.色牢度目測評級與儀器評級的相關性[J].上海紡織科技,2013,41:4-5.

[2]金肖克,李啟正,張聲誠,等.織物顏色測量方法的分類與發展[J]．紡織導報,2012:105.

[3]金肖克,張聲誠,李啟正,等.色差公式的發展及其在織物顏色評價中的應用[J].2013,50:36.

[4]李秀榮.顏色測量中應注意的問題[J].廣東印刷,2010:25.

[5]李汝勤,宋鈞才.纖維和紡織品測試技術[M].上海:東華大學出版社,2005:207.

2016/17年《上海紡織產業發展報告》正式出版

《上海紡織產業發展報告》于2010年創刊，由上海紡織協會與上海市紡織科學研究院共同組織編撰、內部發行。以年度報告的形式，詳實記錄上海紡織產業的發展軌跡，對轉型發展提供有價值的建議，并探索給出產業發展的趨勢預測。

《報告》堅持以數據為骨、思想為肉，旨在打造上海市唯一一本集權威性、前瞻性、研究性、指導性于一身的紡織行業工具書。《報告》涵蓋了上海紡織工業中如棉印染、毛紡織、服裝制造、產業用、內衣、家紡、汽車內飾、紡機紡器、紡織品商業等各子行業的發展分析，并假專家之視角，為紡織行業的轉型提供新的思路。2016/17年《上海紡織產業發展報告》已經出版，歡迎業內同仁合作交流。

詳情請洽產業經濟研究室：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，高級工程師，主要從事紡織品性能檢測技術的研究工作。