計(jì)算機(jī)測(cè)配色在滌綸織物精準(zhǔn)配方染色中的應(yīng)用

張 貴，王美佳，楊愛民

[1.互太（番禺）紡織印染有限公司，廣東廣州 511462；2.廣州弘禹環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東廣州 510006]

隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于印染生產(chǎn)。經(jīng)過幾十年的應(yīng)用和發(fā)展，計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)日益完善，在印染生產(chǎn)中發(fā)揮的作用越來越大。計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)在紡織印染生產(chǎn)中的應(yīng)用主要有：染料的色度學(xué)研究[1]、染料組合的選配、仿色工藝過程染料配方的確定和修正以及產(chǎn)品質(zhì)量的控制[2-5]。計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)將人們對(duì)顏色的感性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，改變了人們?cè)u(píng)價(jià)織物顏色不規(guī)范的做法，形成了織物顏色對(duì)色和評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法，克服了評(píng)價(jià)織物顏色的主觀偏見。計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)的應(yīng)用可以快速準(zhǔn)確地提供化驗(yàn)室和生產(chǎn)工藝，以滿足精準(zhǔn)配色工藝實(shí)施的需要。

以滌綸產(chǎn)品生產(chǎn)過程作為實(shí)際應(yīng)用案例，介紹計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)在精準(zhǔn)配方工藝過程中的應(yīng)用。

1 原理

計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)主要由分光光度計(jì)、測(cè)配色軟件、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)等部分組成。分光光度計(jì)光源發(fā)出的光在積分球內(nèi)反射形成散射光，散射光照在測(cè)孔的標(biāo)樣處產(chǎn)生反射光，通過光電感應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生電脈沖，經(jīng)轉(zhuǎn)換傳入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)反射值從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中選擇合適的染料并計(jì)算配方，再由配色系統(tǒng)計(jì)算配方染樣與標(biāo)樣間的實(shí)際色差，選出合格的配方。如果配方不合格就通過快速修色功能進(jìn)行修色，計(jì)算出修正后的新配方。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)需要建立染料的基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫，建立檢驗(yàn)基礎(chǔ)色樣準(zhǔn)確性的方法，以保證基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 材料

織物：滌綸針織布（100%滌綸）、滌綸彈力針織布（93%滌綸+7%氨綸）。

染料：分散黃S2R、分散紅WBRT、分散藍(lán)EERLF、分散紅LSF、分散紅SFB、分散藍(lán)SG、分散黃NP6G、分散藍(lán)BG、分散藍(lán)BGE01。助劑：勻染劑CWD、分散劑P、醋酸、醋酸鈉、燒堿、保險(xiǎn)粉。

2.2 儀器與設(shè)備

Datacolor SF600X 分光光度計(jì)（美國(guó)Datacolor 公司），自動(dòng)吸料機(jī)（宏益科技股份有限公司），Philips 計(jì)算機(jī)（Philips集團(tuán)有限公司），染色小樣機(jī)（廣州市鴻靖試驗(yàn)有限公司），電子分析天平（廈門佰倫斯電子科技有限公司）。

2.3 染色工藝

2.3.1 溫度

用分散染料染滌綸在120～135 ℃下進(jìn)行。當(dāng)溫度低于80 ℃時(shí)，升溫速率可稍快些；超過80 ℃后，要嚴(yán)格控制升溫速率，以保證染料均勻上染。在120～135 ℃染色時(shí)，應(yīng)保證勻染所需要的時(shí)間。

2.3.2 pH

部分分散染料會(huì)因pH 的變化導(dǎo)致上染率降低、色光變化以及重現(xiàn)性差。當(dāng)pH＞8 時(shí)，大部分分散染料明顯分解；當(dāng)pH＜4時(shí)，色光會(huì)暗沉。以醋酸-醋酸鈉作為緩沖溶液，染色pH控制在4～5為宜。

2.3.3 助劑

高溫下，分散染料穩(wěn)定性大大降低，易聚集產(chǎn)生色點(diǎn)，需加入陰離子分散劑，在本實(shí)驗(yàn)中加入勻染劑CWD以達(dá)到勻染效果。

2.4 基礎(chǔ)色樣的制作

2.4.1 制作要求

由專人負(fù)責(zé)基礎(chǔ)色樣的制作全過程，減少人為誤差。條件允許的情況下盡可能使用自動(dòng)吸料或自動(dòng)打樣系統(tǒng)。

基礎(chǔ)色樣所用染色用量應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況決定，一般選擇6～12個(gè)檔次，常用的有：0.005%、0.010%、0.050%、0.100%、0.500%、1.000%、1.500%、2.000%、3.000%、4.000%，用量分檔以實(shí)用為目的，不要求等差或者等比數(shù)列。基礎(chǔ)色樣系列的制作應(yīng)在同一染色小樣機(jī)上進(jìn)行。

用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)測(cè)定基礎(chǔ)色樣時(shí)，應(yīng)測(cè)定多點(diǎn)，取平均值，且要在不同時(shí)間的同一臺(tái)分光光度計(jì)上測(cè)定。

為縮小因底布產(chǎn)生的誤差，基礎(chǔ)色樣的底布與大生產(chǎn)所用布應(yīng)保持一致，包括底布的白度、平整度、毛效等。

2.4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立

用選定的分散染料分別制作滌綸針織布和滌綸彈力針織布基礎(chǔ)色樣。測(cè)色結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成兩個(gè)基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫。

在制作基礎(chǔ)色樣時(shí)要進(jìn)行空白對(duì)比，即用同樣的底布，不加染料，只用助劑，以相同的工藝染色?？瞻兹旧牡撞纪瑯佑梅止夤舛扔?jì)進(jìn)行測(cè)量，并輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫的檢驗(yàn)

對(duì)基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢驗(yàn)是必要的工作之一，在實(shí)踐中可以用多種辦法檢驗(yàn)基礎(chǔ)色樣的準(zhǔn)確性。

3.1.1 反射率檢測(cè)法

在一定染料用量下，織物顏色在不同的波長(zhǎng)有著不同的反射率。正常情況下，各種染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的波長(zhǎng)曲線是相互平行，不會(huì)相交。圖1是分散紅LSF基礎(chǔ)色樣的反射率。

從圖1可見，各種染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的反射率曲線都較平滑，呈現(xiàn)出規(guī)律變化，各質(zhì)量分?jǐn)?shù)的曲線不會(huì)出現(xiàn)交叉、重疊的現(xiàn)象。隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，反射率逐漸降低。若基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫的反射率符合這種現(xiàn)象，說明被測(cè)的基礎(chǔ)色樣是準(zhǔn)確的；若反射率曲線有明顯的不規(guī)則起伏或者交叉，說明基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫有問題，需要將異常質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)色樣重新制作。

3.1.2 反射值檢測(cè)法

隨著染料用量的增加，織物的反射值（K/S值）發(fā)生變化，可以根據(jù)反射值變化的情況評(píng)價(jià)基礎(chǔ)色樣的準(zhǔn)確性。圖2是分散紅LSF基礎(chǔ)色樣反射值隨染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化情況。

從圖2可見，在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，反射值與染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比，即染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反射率值越大。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到一定量（如圖中的3%）時(shí)，反射值的增加變緩。如果基礎(chǔ)色樣反射值隨染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化不符合上述規(guī)律，或在某個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)異常點(diǎn)，說明基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫存在問題。異常點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需要重新進(jìn)行打樣和測(cè)量。

3.1.3 染料相對(duì)色力度法

染料相對(duì)色力度是衡量染料著色能力的重要指標(biāo)，會(huì)隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化而變化。圖3是分散紅LSF相對(duì)色力度隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的情況。

從圖3可見，隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，相對(duì)色力度的變化由快到緩，曲線平滑有規(guī)律，沒有明顯的上下起伏，說明該基礎(chǔ)染樣符合要求。如果相對(duì)色力度的變化曲線有明顯的起伏，說明在起伏點(diǎn)處的基礎(chǔ)色樣不符合要求，需要重新打樣和測(cè)量。

3.1.4 反配法

反配法就是利用已經(jīng)制作好的基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫的資料，用計(jì)算機(jī)配算出各染料基礎(chǔ)色樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。若計(jì)算機(jī)配算出的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中存入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)誤差在2%～3%，可認(rèn)為基礎(chǔ)色樣是準(zhǔn)確的；超過此誤差值，則需要重新制作基礎(chǔ)色樣。

3.2 計(jì)算機(jī)配色與修正

3.2.1 基本步驟

（1）用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)色樣進(jìn)行測(cè)量，給出預(yù)測(cè)配方，根據(jù)預(yù)測(cè)配方進(jìn)行染色。

（2）用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)對(duì)染樣進(jìn)行測(cè)量，得出與目標(biāo)染樣的色差值，如果ΔE＞0.6，色差不合格，需要進(jìn)行配方修正。計(jì)算機(jī)給出第一次修正配方，再進(jìn)行染色。

（3）用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)對(duì)修改后的染樣進(jìn)行測(cè)量。如果色差仍不合格，需要第二次修正配方，直到色差符合要求為止。

3.2.2 計(jì)算機(jī)配色和修正

表1是部分滌綸針織物用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)配色和修正結(jié)果。

表1 部分滌綸針織物色樣計(jì)算機(jī)配色及修正結(jié)果

續(xù)表1

表2是部分滌綸彈力針織物用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)配色及修正結(jié)果。

表2 部分滌綸針織物色樣計(jì)算機(jī)配色及修正結(jié)果

續(xù)表2

由表1和表2可知，兩種織物按計(jì)算機(jī)給出的預(yù)測(cè)配方染色，其色差要求（ΔE＜0.6）全部不達(dá)標(biāo)；修正配方后再次染色和測(cè)量，有80%的色樣可以達(dá)到色差要求；經(jīng)過第二次修正后，100%的色樣達(dá)到色差要求。說明在一般情況下，僅需要1～2 次修正和打樣就可以達(dá)到客戶或生產(chǎn)的要求，基本上保證24 h內(nèi)完成精準(zhǔn)配方，提升市場(chǎng)快速反應(yīng)能力。

由表1和表2還可知，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顯改善；如果第一次修正后色差值ΔE小于0.6，第二次修正后并無改善或色差值變大。因此，如果色差值已經(jīng)在0.6以內(nèi)，再修正并無實(shí)際效果，可以通過以往的經(jīng)驗(yàn)對(duì)配方進(jìn)行微調(diào)以減小色差。

3.3 計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)的局限性

計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)在染整生產(chǎn)過程中的應(yīng)用有一定的局限性。（1）染料的選擇。計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)主要是對(duì)織物的顏色進(jìn)行分析，而不涉及染料的上染性質(zhì)和配伍性等方面。因此，在選擇染料組合時(shí)，計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)可發(fā)揮的作用有限。（2）染色過程的影響因素。計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)僅僅是對(duì)染色結(jié)果、染樣的顏色進(jìn)行分析，但無法分析反應(yīng)染色過程的影響因素。（3）數(shù)據(jù)庫的依賴性。染料在拼色時(shí)的相互作用使拼色時(shí)的上染行為和單色上染不一樣，造成配色有一定的偏差。計(jì)算機(jī)測(cè)配色是一個(gè)需要不斷學(xué)習(xí)的系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)庫中染料的顏色數(shù)據(jù)有依賴性，因此，要適當(dāng)增加數(shù)據(jù)庫中染料的種類。系統(tǒng)每一次校正的過程，可記錄下校正后的配方成為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。下次再染相近顏色時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中和學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)庫中選出更精確的配方。所以，要想使配方的準(zhǔn)確性更高，需要錄入更多次數(shù)的配方來豐富和充實(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

4 結(jié)論

（1）在精準(zhǔn)配方染色過程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)的流程為：制作系列基礎(chǔ)色樣→對(duì)系列基礎(chǔ)色樣進(jìn)行測(cè)量→建立基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫→檢驗(yàn)基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫→應(yīng)用基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫。

（2）檢驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性可用反射率法、反射值法、染料相對(duì)色力度法以及反配法等來判斷。

（3）應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)制定染料配方的工作流程為：測(cè)量目標(biāo)色樣，獲取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)→運(yùn)用基礎(chǔ)色樣數(shù)據(jù)庫制定預(yù)測(cè)染料配方→按預(yù)測(cè)染料配方染色，并測(cè)量染色樣品→與目標(biāo)色樣對(duì)比，色差不符合要求需修正配方→用修正后的配方染色→測(cè)量修正后染色樣品→與目標(biāo)色樣對(duì)比，色差不符合要求再次修正配方→重復(fù)，直到染色樣品色差達(dá)到要求。

（4）從生產(chǎn)實(shí)踐可知，一般情況下，計(jì)算機(jī)進(jìn)行第一次修色，80%的染色結(jié)果可以達(dá)到色差要求；經(jīng)二次修色后，100%染色結(jié)果達(dá)到色差要求，基本上保證24 h內(nèi)完成精準(zhǔn)配方，提升市場(chǎng)快速反應(yīng)能力。