本科毕业设计论文分散染料三原色低浓度电脑配色准确性研究轻化工程.docx

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本科毕业设计论文分散染料三原色低浓度电脑配色准确性研究轻化工程

毕业论文

（“卓越计划”学生用）

题目：

分散染料三原色低浓度电脑配色准确性研究

学院：

化学化工学院

学生姓名：

何蓉学号：

201206029135

专业：

轻化工程班级：

1291班

学习企业:

泉州海天科技材料股份有限公司

企业指导教师：

彭亚玲

学校指导教师：

张帆

完成日期：

2016年6月5日

诚信声明

本人声明：

1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；

2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的科研成果，也不包括获得其他教育机构的学位而使用过的材料；

3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名：

日期：

年月日

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：

分散染料三原色低浓度电脑配色准确性研究

姓名何蓉院部化学化工学院专业轻化工程班级1291班学号35

学习企业名称海天材料科技股份有限公司企业指导教师姓名彭亚玲

学校指导教师张帆教研室主任陈镇

一、基本任务及要求：

1、课题内容：

当标样是深蓝色系且需少量橙、红染料调色光时，常存在电脑配色给出的初始配方中橙或红染料的用量比实际用量少、甚至没有的现象，本文通过深三原染料的单色基础数据库的低浓度点加密的方法，用色三角实验的方法来验证基础单色出配方的准确性，同时通过橙、红染料的反射率曲线对橙、红染料的加和性进行讨论，进一步确定合理的深三原色组合及探讨橙红染料在低浓度点电脑测配色问题。

a、完成3000～4000字以上的文献综述；11000—13000字毕业论文一篇；并作好毕业论文开题报告和实验记录。

b、毕业论文资料含以下几个部分：

毕业论文工作手册、开题报告（含开题报告、文献综述合订）、毕业论文（毕业论文及任务书合订、科学论文实验记录本、电子文档）。

具体格式与规范，详见教务处相关资料。

二、进度安排及完成时间：

1、第01—02周查阅资料、撰写文献综述、开题报告；

2、第03周检查、修改并提交文献综述、开题报告；

3、第04周实验准备；

4、第05—11周实验、测试；

5、第12—13周实验数据整理、补充实验、撰写毕业论文初稿；

6、第14—15周修改并提交毕业论文、工作手册，原始记录；

7、第16周毕业论文答辩。

分散染料三原色低浓度电脑配色准确性研究

摘要:

本文通过深三原染料的单色基础数据库的低浓度点加密方法，用色三角实验的方法来验证基础单色出配方的准确性，加密后的单色基础数据库出配方的准确性有所提高，同时通过橙、红染料的反射率曲线对橙、红染料的加和性进行研究，发现橙、红两只染料反射率曲线有重叠的现象，用黄色染料替换橙色染料出配方的准确性有所提高，建议工厂选择合理的三原色。

关键词:

分散染料；低浓度；电脑配色；

Studyontheaccuracyofcomputercolormatchingforlowconcentrationdispersedye

Abstract:

Thelowconcentrationdeepdyemonochromaticbaseddatabaseencryptionmethod,thecolortriangleexperimentmethodtoverifytheaccuracyofmonochromeformulation,monochromaticbaseddatabaseencryptionaimprovestheaccuracyoftheformulation,theorange,thereflectancecurveofthereddyeoforange,reddyeanddiscussed.Itisfoundthattheorangeandredtwodyesreflectivitycurveshaveoverlappingphenomenon,thenayellowdyefororangedyeaformulaofaccuracyhasbeenraised,thefactoryrecommendedchoicereasonableprimarycolors.

Keywords:

dispersedyes;lowconcentration;computercolormatching;

1前言

传统纺织品的染色，必须经打小样工序确认后才能大缸批量生产。

在电脑测配色运用以前，企业生产基本都是由试打样员按客户提供的标样，凭积累的经验估算出配方，然后通过多次试样打样来调整配方，使打出来的试样色差达到或接近标样，给客户确认好后再传到车间大货生产。

这样打小样不仅增加打样员的工作量，浪费工时、染料，而且在很大程度上局限于配色人员经验和能力，大大的增加了生产成本[1]。

随着产品小批量、多品种化，以及人们越来越注重产品的质量，显然传统的经验型打样方法早已不能适应当今的生产要求，这给现代染色配色带来了挑战和机遇。

电脑测配色仪的应用，减少了小样返打的次数，减少了大生产的修色，提高了小样的一次命中率和成品布的一等品率。

采用精明配色和储存的配方，可直接快速筛选出跳灯现象小、成本较低、适合本厂大生产的染料，减少了打小样过程中的重复劳动，缩短了化验室打小样的时间，降低生产了成本，大大的提高了产品的竞争力。

随着电脑测配色系统的日益广泛应用，在生产实践中对测色配色准确性的要求也越来越高，当工厂收到客户来样后，化验室需要进行打小样这道工序来进行仿样。

在染厂的实际中，当标样是藏青或者深蓝等这一类非橙、红为主色而且当橙红用量比较少的色系时，常常存在着电脑给出初始配方和标样存在明显的色差，其主要原因是电脑给出的配方中橙或红的用量与实际用量少、甚至没有，工厂若要想做到“准快交”，就需要减小初始配方和标样的色差。

本文通过对染厂化验室在低浓度点出配方时产生色差这一现象做研究，从单色基础数据库和染料的加和性来研究电脑出配方准确性。

1.1电脑测配色系统的发展

随着染整行业的高速发展，电脑测配色系统得以广泛应用，其实现了将颜色的传递由实样向数字转换过程，极大地提高了加工的生产效率和生产的产品质量。

而纺织品的是人工操作，不仅染色，首先必须通过打小样这道工序，按客户提供的标样进行仿样，但整个过程不仅只工作量大、耗时废材，同时很大程度上受到配色人员经验水平的的影响。

且目前生产企业订单是小批量、多颜色的特点，客户对颜色要求越来越高，交期越来越短，流行色的周期则不断变短，完全依靠人工仿样已无法满足实际生产需要[2]。

电脑测配色的应用，大大加快了染整化验室的打样速度，使化验室仿样不断向高效、快速、高准确度的方向发展，进而提高企业的市场竞争力。

由于来自全球的经济压力，染整行业已经走上了行业发展的前端。

近十年以来，国外电脑测色仪厂商通过兼并重组，形成了以美国德塔公司（Datacolor）、美国爱色丽（X-Rite）、日本柯尼卡美能达（KonicaMinolta）、美国亨特立（Hunterlab）和美国锡莱-亚太拉斯（SDLAtlas）几家大公司垄断的局面[3]。

在欧洲，印染行业的生产已经高度自动化，实验室的操作也不断数字化。

特别是在德国的印染企业中，实验室的仿样已经全部实现了数字化，而不再是使用人工生成的处方。

同时其化验室仿样生产的一次成功率也非常高，基本上在95%以上[4]。

这对于国内的染整企业来说几乎是目前无法实现的数字。

我国从80年代开始引进国外电脑测配色系统，国产仪器也在推广和普及[5]。

就目前国内染整行业而言，有部分企业运用Datacolor的测配色系统和Datacolor滴料系统，但大多只是利用测配色系统来进行生产质量监控，并没有充分发挥系统的作用。

而在生产自动化程度相对较低的企业，实验室的仿样很大程度取决于人工操作，在仿样过程中还是采取手动吸料配料。

近两年，由于印染业竞争压力越来越大，越来越多的企业开始往数字化和自动化发展，开始引用全流程生产工艺管理系统，如德国的Sedo-Treepoint印染数字化系统[6]。

可以说，未来的染整业，实验室数字化和生产自动化是必然趋势。

本世纪30年代是计算机配色的奠基阶段。

CIE建立了三刺激值表色系统，哈代制成了自动记录式反射率分光光度计，库贝尔卡一曼克发表了光线在不透明介质中被吸收和散射的理论。

40年代是计算机配色的萌芽阶段。

美国派克和斯坦思向美国光学学会提出:

各种色料吸收光线的光学特性能够独立地带进由几种色料拼合的结果中去[7]。

窗体顶端

窗体底端

1.2电脑测配色系统的测色配色原理

物体之所以会显示出各种各样的颜色，其原因是它具有对光选择吸收的特性，其可以选择吸收某一波长范围内的光，并将其余波长的光反射出来，反映到人类的大脑中，得到对该物体显示颜色的印象[8]。

根据三原色理论，色的感觉是由于三种原色光刺激的综合结果，在红、绿、蓝三原色系统中，红、绿、蓝的刺激量分别以R、G、B表示[8]。

由于从实际光谱中选定的红、绿、蓝三原色光不可能调（匹）配出存在于自然界的所有色彩，为了客观地测量物体颜色，国际照明委员会（CIE）建立了标准色度系统，通过对物体颜色三刺激值的测量来确定颜色[9]；三刺激值（Tristimulusvalues）是引起人体视网膜对某种颜色感觉的三种原色刺激程度的表示，其是色定量化的基础，是色度学的一个重要概念[10]。

先测得物体的分光反射率曲线（或透光率曲线），然后再通过一系列计算得出X、Y、Z的值，其中X原色相当于饱和度比高于光谱红的红紫，Y原色相当于饱和度高于520纳米的光谱绿的绿，Z原色相当于饱和度高于477纳米的光谱蓝的蓝。

电脑配色通过光谱光度计，将纺织品的颜色转变成反射率曲线，并自动输入计算机贮存，换算成染料的K/S值[11]（K表示被测物体的吸收系数，S表示被测物体的散射系数。

一般情况下不单独进行K值和S值的计算，而是计算K/S的比值）。

建成配色专用的染料基础数据库。

根据染料基础数据库数据可以对标样进行配色计算，实现自动配色、成组配色、智能配色和手调配色[12]。

而电脑配色主要为反射光谱匹配和三刺激值匹配。

反射光谱匹配是指产品的反射光谱与标样的反射光谱匹配，又称无条件匹配，由于仿样生产中存在各种因素的影响，这种匹配方式在生产中并不多见。

三刺激值匹配是指尽管配色结果与标样的反射光谱并不相同，但只要它们的三刺激值相等，也就达到了一定条件下等色的效果，实际生产中多采用三刺激值匹配[13]。

1.3本课题研究主要内容

因为电脑测配色在工厂中的实际应用已经广泛，对于染厂来说，能够准确快速的利用测配色系统来减少化验室打小样的次数是最重要的。

而在实际中，因为各种因素的影响，经常会存在标样和电脑给出的第一版有较大色差的问题，本文结合染厂的实际，对工厂常用的红、橙、蓝这三只染料做研究，用色三角出配方的方式对三只染料进行仿样实验，每只染料的浓度以0.05%（owf）为一个梯度依次递增，共计66个标样，再将所得到的66个标样用电脑配色系统进行配色，电脑根据测得的标样会给出66个配方，再计算标样配方和电脑给出配方的相对误差的方式来检验单色的准确性，当相对误差小于10%时，视为可接受。

当相对误差大于10%时，就说明电脑给出的配方与标样存在较大色差。

橙色属于二次色，是黄色和红色进行加法混合得到的，所以当红色染料和橙色染料在拼混时，可能会有影响，当测配色系统出配方时，会混淆部分红黄光，导致电脑给出的配方存在红色染料多黄色染料少或者黄色染料多红色染料少的情况。

本文就红色染料和橙色染料单独配色做实验研究，将橙红染料的总量固定在0.1%（owf）、0.2%（owf）、0.3%（owf）、0.4%（owf）、0.5%（owf），改变橙红的浓度来进行实验，再将得到的布样作为标样，用电脑配色系统进行配色出配方，得到电脑给出的配方数据。

将橙色和红色染料低浓度单色布样测入datacolor系统，电脑会给出橙红两只染料的反射率曲线，观察并对比同浓度下的两只染料的反射率曲线。

将染厂常用的黄色染料替换橙色染料进行色三角实验，再用电脑出配方，计算电脑给出的配方和原配方的相对误差。

2实验材料与方法

2.1实验材料

2.1.1实验原料

织物：

100D/96F涤纶针织棉毛布

染料：

分散橙ECO-OR、分散红玉S-5BL、分散深蓝HGL、分散嫩黄WDG

2.1.2实验助剂

醋酸钠

汕头市西陇化工股份有限公司

冰醋酸

汕头市西陇化工股份有限公司

元明粉（Na2SO4）

汕头市西陇化工股份有限公司

保险粉（Na2S2O4）

汕头市西陇化工股份有限公司

去油剂TF129K

浙江传化股份有限公司

匀染剂TF212E

浙江传化股份有限公司

2.1.3实验仪器

BL-300电子天平

厦门佰伦斯电子科技有限公司

MAT-24M-090945型红外线高温高压染色机

瑞士玛帝仕（香港）科技有限公司

DATACOLORAUTOLABSPS母液配制系统

DATACOLOR公司

DATACOLOR电脑测配色分光仪650

DATACOLOR公司

101-3A电热鼓风干燥箱

天津市泰斯特仪器有限公司

TS-100脱水机

广州市鸿靖实验设备有限公司

VerivideCAC60灯箱

球兴科仪国际贸易（上海）有限公司

2.2实验工艺

2.2.1分散染料染涤纶染色工艺

首先按照电脑配色给出的处方用蒸馏水配置染液，在干净的染色钢杯中加入规定量的染液，同时准确称取染色所需要的助剂，加入染液中。

搅拌使其溶解，补充所需要的水量，用醋酸调节染浴pH值为4-5。

染浴配置完毕后，将染浴倒入高温高压染色机的染杯中（此步骤可由自动吸液系统完成），另将涤纶织物放入染色杯中，染色杯放入高温高压染色机中。

按照高温高压染色机的操作步骤开始染色：

1、70℃入染，以3℃/min速率升温至130℃；

2、在130℃条件下保温染色30min；

3、以5℃/min速率降温至80℃，取出刚杯；

4、还原洗、水洗，以去除浮色，还原洗时加烧碱1g/L，保险粉2g/L，在80℃下洗涤20min，烘干；

工艺曲线如下：

130℃，保温30min

降温

入染升温5℃·min-1

70℃↓3℃·min-180℃还原洗、水洗

图1涤纶染色工艺曲线

2.2.2单色基础数据制备

织物：

100D/96F涤纶针织棉毛布5.00g

浴比1:

12

染料：

分散橙ECO-OR、分散红玉S-5BL、分散深蓝HGL、分散嫩黄WDG

实验助剂：

HAC0.3g/L、去油剂TF129K0.8g/L、匀染剂TF212E0.6g/L

染料浓度分档：

分散橙ECO-OR：

0.005％（owf）、0.01％（owf）、0.05％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、

0.5％（owf）、1％（owf）、1.5％（owf）、2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）。

分散红玉S-5BL：

0.005％（owf）、0.01％（owf）、0.05％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、

0.5％（owf）、1％（owf）、1.5％（owf）、2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）。

分散深蓝HGL：

0.05％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、0.5％（owf）、0.75%（owf）、

1％（owf）、1.2%（owf）、1.5％（owf）、2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）、3.5%（owf）、4％

（owf）、5％（owf）。

分散黄WDG：

0.0001%（owf）、0.005％（owf）、0.01％（owf）、0.02％（owf）、0.05％（owf）、0.08％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、0.5％（owf）、1％（owf）、1.5％（owf）、1.8%（owf）、2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）、4％（owf）

实验工艺：

1、70℃入染，以3℃/min升至130℃；

2、在130℃条件下保温染色50min；

3、以5℃/min速率降温至80℃，取出钢杯；

4、还原洗、水洗，以去除浮色，还原洗时加烧碱1g/L，保险粉2g/L，在80℃下洗

涤20min，烘干；

工艺曲线如下：

130℃，保温50min

降温

入染升温5℃·min-1

70℃↓3℃·min-180℃还原洗、水洗

图2单色基础数据制备工艺曲线

放至恒温恒湿室24h，分别测其表面色深k/s值，录入SEDO系统的染色组别基础数据库。

2.2.3单色基础数据优化

织物：

100D/96F涤纶针织棉毛布5.00g

浴比1:

12

染料：

分散橙ECO-OR、分散红玉S-5BL、分散深蓝HGL、分散嫩黄WDG

实验助剂：

HAC0.3g/L、去油剂TF129K0.8g/L、匀染剂TF212E0.6g/L

染料浓度分档：

分散橙ECO-OR：

0.0001%（owf）、0.005％（owf）、0.01％（owf）、0.02％（owf）、0.05％（owf）、0.08％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、0.5％（owf）、1％（owf）、1.5％（owf）、1.8%（owf）、

2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）、4％（owf）。

分散红玉S-5BL：

0.0001%（owf）、0.005％（owf）、0.01％（owf）、0.02％（owf）、0.05％（owf）、0.08％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、0.5％（owf）、1％（owf）、1.5％（owf）、1.8%（owf）、

2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）、4％（owf）。

分散深蓝HGL：

0.0001%（owf）、0.005％（owf）、0.01％（owf）、0.02％（owf）、0.05％（owf）、

0.08％（owf）、0.1％（owf）、0.25％（owf）、0.5％（owf）、1％（owf）、1.5％（owf）、1.8%（owf）、2％（owf）、2.5％（owf）、3％（owf）、4％（owf）、5％（owf）、6％（owf）。

实验工艺及工艺曲线同2.2.2

2.2.4色三角仿样实验

100D/96F涤纶针织棉毛布5.00g（若干块），浴比1:

12；染料分散橙ECO-OR（10g/L）、分散红玉S-5BL（10g/L）、分散深蓝HGL（10g/L）、分散嫩黄WDG（10g/L），HAC0.3g/L、去油剂TF129K0.8g/L、匀染剂TF212E0.6g/L，配好溶液并放入涤纶织物，以3℃/min的升温速率升至90℃，再以1℃/min升至130℃；温度达130℃以后保温50min，保温时间结束后以3℃/min降温至80℃，出杯、水洗、甩干;然后以130℃烘干5min，再进行还原洗工艺：

保险粉2g/L，烧碱1g/L，放入已染色的布样，以70℃升至130℃。

保温20min，出杯，水洗，烘干，放至恒温恒湿室24h，准备测试。

2.3电脑配色方法

用Datacolor测色仪和德国sedo-Treepoint全流程生产工艺管理系统中的ColorMaster配色系统对客来样进行测量分析。

客来样经测色仪测量后，别读取其三刺激值传输到ColorMaster系统，依据系统中已有的染料单色样数据光谱数据库，在配色系统中选择合适的染料，该系统自动计算处方并列出第一次染色配方，由Datacolor的Lab自动吸液系统精确吸取染料和助剂，在新红外线试色机上按不同的工艺要求试染。

2.4基础数据库的建立

2.4.1单色基础数据库建立的准备工作

首先打开datacolor电脑测配色仪预热3～5min，然后选择大孔径进行测色。

进行测色之前要对测色仪器进行校正。

校正步骤流程图如下：

打开电脑→Colortools或DCIMatch→点击系统栏按钮“仪器”→点击“校正”→选择测色条件→点击“校正”→放黑阱→点击“可继续”→放白板→点击“可继续”→放绿板→点击“可继续”→查看判定值→若合格，点击“确定”→若不合格，重新校正。

校正需要注意事项：

1.打开测色仪电源后，先温机20～30分钟；

2.测色仪连续使用6个小时后，需重新校正一次（系统会自动提示）；

3.当孔径更换时，需重新校正；

4.校正黑阱，黑阱上的字要朝上且向前；

5.校正使用的白板及绿板，表面请勿用手触摸或刮伤；若有脏污，请用柔软的布面

擦拭干净；若有裂痕，请更换校正板，校正时板面要正立向上；

6.测色仪附有两种白板，一般校正时，使用底面为黑色的白板；每周校正白板值一次，使用底面为红色的白板。

7.白板校正（每周校正一次）：

8.校正条件选择：

1）镜面光泽：

不包含；

2）测色孔径：

大孔径；

3）UV含量：

100％UV（滤镜Off）。

测色条件选择完成后，按步骤流程进行一般校正，后点击系统栏按钮“仪器”选择“白度设定”子菜单里的“UV校正”，检查白板值是否正确；将底面为红色的白板正立放在测色处，按下“自动校正器”，出现的对话框点击“确定”进行自动校正，校正完后，重新选择测色条件进行一般校正。

2.4.2基础数据的录入

按照以下步骤进行数据的录入:

1.输入基础资料。

在测配色仪器上测出一块空白试样的相关数据，用做基础资

料。

2.选择染料种类。

在系统界面中选择实验室所用的“染料种类”，并为此染料

起名。

3.录入数据。

对各个染料浓度梯度下的布样分别测色、记录并保存。

填好布样

的基本信息后，将色样放在测配色仪上测色，再将生成K/S曲线图保存下来。

同一染料的各浓度梯度所对应的色样测完之后，将会自动生成一个含有颜色浓度由低到高排列的对话框。

4.选择加工程序。

在系统主界面中选择“加工程序”，并为试验上染布样所采用的上染工艺起上名称。

5.创建染色组。

点击系统主界面上的“染色组”对象，在电脑桌面弹出的染色组窗口中填写好相关信息，如:

名称、染料种类、主要加工程序等等并保存。

6.设置混纺比。

在系统主界面中点击“混纺比率”项目，在弹出的窗体中填写好相关信息，如在名称栏里填写上色样名称“100D/96F平面布”，在染色组中选择染色组。

7.填写品种信息，在系统主界面中点击“品种”对象，在弹出的窗体中填写好各栏信息。

2.4.3表面色深度k/s值测定

窗体顶端

根据上染的基本原理可知，在一定染色浓度条件下，纤维或织物的上染量与染料浓度呈一定的线性关系。

可表示为：

窗体底端

k/s=kc

K表示被测物体的吸收系数，S表示被测物体的散射系数，一般情况下不对K值和S值单独计算，而是计算K/S的比值。

同理，对于多种染料配色（k/s）m的关系式为

式中:

（k/s）m为染色织物的表观色深;（k/s）0为空白织物的表观色深;ki为染料单位浓度的k/s值，ci为染料的浓度。

（k/s）m和（k/s）0可由测色系统测试得到，而ki必须通过制作基础数据曲线得到，确定了一个