三通道轉(zhuǎn)杯紡混色毛機織物混配色研究

楊瑞華 徐亞亞 鄧茜茜,韓晨晨 薛元 高衛(wèi)東

摘要： 文章提出了利用三通道轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)生產(chǎn)純羊毛混色紗，研究其對應(yīng)的混色機織物的顯色規(guī)律。利用紅、黃、藍三種顏色的純羊毛粗紗紡制不同混色比例、相同紗線線密度的混色紗，并織成機織物。分別利用最小二乘法及相對值法建立Kubelka-Munk雙常數(shù)理論關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物的混色模型，并對其進行模型驗證，計算樣本色差及混色纖維比例。結(jié)果顯示：兩種方法建立的混色模型，預(yù)測樣本的平均色差均小于1，混色纖維的平均比例誤差分別為1.77%、2.38%;利用最小二乘法建立的三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物的混色模型的預(yù)測樣本色差及平均比例誤差均比相對值法的小，預(yù)測效果更好。

關(guān)鍵詞： 三通道轉(zhuǎn)杯毛紡;纖維混色;機織物;K-M模型;色差

中圖分類號： TS131.91 ? 文獻標志碼： A ? 文章編號： 1001-7003（2019）04-0012-06 ? 引用頁碼： 041103

Abstract： The three-channel rotor spinning technology was used to produce pure wool color-mixed yarn， and the color development law of the corresponding color-mixed woven fabric was studied. The mixed yarns of different color mixing ratios and the same yarn linear density were spun by pure red， yellow and blue wool rovings， and woven into the fabrics. The color mixing model of Kubelka-Munk double constant theory about three-channel rotor spun wool yarn was established by utilizing least square method and relative value method respectively， and the model was verified. Meanwhile， the sample chromatism and the proportion of mixed color fiber were calculated. The results showed that the average chromatisms of samples predicted by the color mixing model established by the two methods were less than 1， and the average ratio errors of the mixed color fibers were 1.77% and 2.38%， respectively. The chromatism and the average ratio error of sample predicted by the least square method were smaller than those predicted by the relative value method， and the prediction effect of the least square method was better.

Key words： three-channel rotor spun wool yarn; fiber color mixing; woven fabric; K-M model; chromatism

轉(zhuǎn)杯紡紗屬自由端紡紗，它是由轉(zhuǎn)杯凝聚單纖維而形成紗線。由于其紡紗原料適用性廣，其應(yīng)用范圍越來越廣闊，適紡原料從棉及棉型化纖發(fā)展到毛及毛型化纖[1-2]。毛纖維用于轉(zhuǎn)杯紡的多為精梳工序中剩余的短纖維等下角料，這樣可以使原料得到充分的利用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益[3-5]。現(xiàn)將利用三通道轉(zhuǎn)杯毛紡技術(shù)紡制毛紡混色紗線，研究毛紡混色機織物的顯色規(guī)律。常規(guī)的毛纖維混色一般是毛條混色，而三通道轉(zhuǎn)杯毛紡技術(shù)是在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)杯毛紡機器上做一定的改造，在紡紗工序中進行混色，使紡紗與混色同步進行，具有靈活、便捷、高效的特點[6]。由于混色織物的顯色規(guī)律受有色纖維的顏色、種類、纖維比例、紗線線密度、捻度、織造方法等的影響，改變其中任一環(huán)節(jié)，其呈現(xiàn)出的織物顏色特性千差萬別。因此為了建立關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物的配色模型，開發(fā)出可以利用計算機快速、準確配色的配色系統(tǒng)，方便工廠在實際生產(chǎn)中能夠快速地匹配出想要的顏色。本文利用Kubelka-Munk雙常數(shù)理論對三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物顏色的配色模型及配方的預(yù)測算法進行研究，為三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物計算機配色系統(tǒng)的開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 實 驗

1.1 樣本制備

三通道轉(zhuǎn)杯毛紡技術(shù)是對常規(guī)轉(zhuǎn)杯毛紡機器上的喂入部分進行改造，其主要部件包括組合式給棉羅拉、分梳裝置、轉(zhuǎn)杯、引紗裝置等，如圖1所示。組合式給棉羅拉包括三個繞同一軸心轉(zhuǎn)動的給棉羅拉，每個給棉羅拉都由獨立的伺服電機控制，其轉(zhuǎn)動速度相互之間不受影響，可以實現(xiàn)多種顏色纖維以不同的喂入速度喂入，并對喂入纖維的比例及所紡紗線的線密度進行在線控制。喂入的不同顏色的纖維在分梳輥和轉(zhuǎn)杯的高速運轉(zhuǎn)及離心力作用下混合均勻，經(jīng)過加捻和牽伸紡制出一定比例及線密度的混色紗線[7]。本實驗將紅、黃、藍三種顏色的羊毛粗紗同時喂入組合式給棉羅拉，紡制出實驗需要的不同組分及不同比例的紗線樣本，紗線線密度均為4485tex，具體混色樣本的纖維比例見表1。

將紡制的不同比例的純羊毛混色紗利用機織小樣機織成3上1下斜紋機織物，其中經(jīng)密為306根/10cm，緯密為192根/10cm，織成的布樣及對應(yīng)的編號如圖2所示。

利用三通道轉(zhuǎn)杯毛紡技術(shù)紡制的混色紗線織成的機織物具有色織物所獨有的色彩效果。由于多色纖維的三維立體混合，使得混色紗具有多層次的色彩變化，織成的機織物具有夢幻多彩的視覺感受，富有層次感，滿足消費者時尚、個性化的服用要求，給予服裝設(shè)計師無限的想象空間。

1.2 樣本測色

用Datacolor公司生產(chǎn)的Datacolor650分光光度儀在D65光源、10°視場下分別測量實驗制作的所有樣本，測量波長范圍為380～700nm，取點間隔為10nm。在顏色測量過程中要保證實驗樣本不透光，減少實驗誤差，并對每個樣本的不同部位測量10次，并取其平均值作為最終測量值。

2 Kubelka-Munk理論

Kubelka-Munk函數(shù)是通過研究涂布了顏料后，基質(zhì)的表面色深與顏料濃度之間的關(guān)系，從完整輻射理論推導(dǎo)出的相對簡單的理論。它通過吸收系數(shù)

2.1 相對值法

相對值法是由Burlone提出的一種求解混色織物中有色纖維的吸收系數(shù)及散射系數(shù)的一種方法[9]，它是假定混色織物中其中一種有色纖維的吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S，求解另一種有色纖維相對的K、S值。用此方法計算出的有色纖維的吸收系數(shù)及散射系數(shù)只是相對值，并不能表征有色纖維的顏色。

3 結(jié)果與分析

3.1 有色纖維K、S值計算

本文分別利用相對值法及最小二乘法對三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物中有色纖維的吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S進行求解，建立關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物的Kubelka-Munk雙常數(shù)理論的混色模型。本實驗中，將1～21號樣本用于相對值法求解K、S值時，設(shè)定藍色纖維的散射系數(shù)為1，將藍色纖維分別與其他顏色纖維以不同比例混合，求解其他顏色纖維的K、S值，并取其平均值作為最終實驗結(jié)果;4～30號樣本用于最小二乘法求解K、S值。圖3、圖4分別為利用最小二乘法及相對值法求得的不同波長下有色纖維的吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S。

3.2 模型驗證

根據(jù)以上兩種方法計算出的不同波長下的K、S值后，可以根據(jù)式（2）計算出不同混色纖維及不同比例下混色織物的K/S值，再根據(jù)下式即可以計算出預(yù)測的混色織物的反射率。

本文利用31～40號樣本作為驗證樣本對所建立的三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物混色模型進行驗證。根據(jù)測得的驗證樣本的反射率R及各有色纖維的K、S值，計算預(yù)測樣與實際樣本之間的色差，并利用最小二乘法預(yù)測驗證樣本中有色纖維的混色比例，配色結(jié)果見表2。

由表2可知，利用最小二乘法建立的混色模型預(yù)測樣本的色差，所有樣本的色差均小于1，其平均色差為0.46;預(yù)測比例與實際比例之間相差較小，所有驗證樣本的平均比例誤差均值為1.77%，配色結(jié)果相對較好。

表3為相對值法配色結(jié)果。由表3配色結(jié)果可知，利用相對值法建立的混色模型預(yù)測樣本，其色差均小于1，所有樣本的平均色差為0.60;所有驗證樣本的預(yù)測比例與實際比例之間的平均誤差為236%。

綜上，無論是最小二乘法還是相對值法建立的混色模型，其驗證樣本的平均色差均小于1，滿足配色要求;最小二乘法與相對值法相比，其平均色差比相對值法小了0.14個色差單位，平均比例誤差小了0.59%。總體來看，利用最小二乘法建立的關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物的混色模型的預(yù)測結(jié)果較好。

4 結(jié) 論

本文利用紅、黃、藍三種有色纖維，分別用相對值法及最小二乘法對吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S進行求解，以建立基于Kubelka-Munk雙常數(shù)理論的三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機織物的混色模型，并利用三組分樣本對模型進行顏色預(yù)測及纖維混合比例預(yù)測，計算其色差大小。結(jié)果顯示，用兩種方法預(yù)測樣本的平均色差均小于1，滿足配色要求，且利用最小二乘法預(yù)測混色織物的效果更好。

將三通道數(shù)碼轉(zhuǎn)杯毛紡技術(shù)用于開發(fā)有色純羊毛混色紗線，其獨特的混色方式和在線控制混色比例，在混色紗實際生產(chǎn)中具有很大的優(yōu)勢。本文的研究內(nèi)容及結(jié)果為以后三通道轉(zhuǎn)杯毛紡混色紗用于機織面料計算機智能配色提供一定的理論參考。

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