王小艷 杜金梅 蔣陽 許長(zhǎng)海

摘要： 為解決紗線色深不合格造成的色紗浪費(fèi)問題，文章研究了不同顏色深度色紗與色織物之間顏色相關(guān)性，探討了色深不合格的色紗織成織物后，織物顏色與目標(biāo)織物顏色一致的可能性。結(jié)果表明，同深度色紗織成織物的顏色深度相較于紗線會(huì)降低;異深度色紗織物的顏色深度具有可預(yù)測(cè)性。對(duì)于平紋色織物，當(dāng)經(jīng)緯紗線的同色性指數(shù)在0.81～1.23時(shí)，異深度色紗織物與同深度色紗織物具有相同的預(yù)測(cè)模型，且要求預(yù)測(cè)偏差為2%時(shí)，準(zhǔn)確率可達(dá)85.53%;同色性指數(shù)在此范圍內(nèi)的經(jīng)緯色紗可被重新使用以得到色深合格的織物，從而避免浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞： 色紗;色織物;顏色深度;同色性指數(shù);顏色預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)： TS151.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract： Colored yarns that are disqualified in color depths for yarn-dyed fabrics are usually discarded or left unused in current industry. In this paper， the color correlation between the colored yarns and yarn-dyed fabrics with different color depths was investigated， to explore the possibility that that the colors of fabrics woven from colored-yarns that were disqualified in color depths matched the colors of target fabrics. The results showed that the color depth of a fabric woven from colored-yarn with the same depth was lower than that of yarn， and the color depths of fabrics woven from colored-yarns with different depths was predictable. For a plain weave yarn-dyed fabric， when the homochromy index（K） of warp/weft yarn was 0.81-1.23， fabrics woven from colored-yarns with different depths and those with the same depth had the same color prediction model. When a prediction bias of 2% was required， the accuracy of prediction model was up to 85.53%. It was indicated that colored yarns that were disqualified in color depths within this homochromy index range can be reused to obtain fabrics qualified in color depths， to avoid waste.

Key words： colored yarns; yarn-dyed fabric; color depth; homochromy index; color prediction

色織物是由有色紗線織造而成的織物，年產(chǎn)量超30億 m[1]。與印染布相比，色織物具有風(fēng)格獨(dú)特、色彩豐富、立體感強(qiáng)等特點(diǎn)[2-3]。用于色織物的色紗一般是通過筒子紗染色獲得，但筒子紗染色很難控制筒紗的外層、中層及內(nèi)層顏色深度完全相同[4]，且每一批筒子紗之間的顏色深度也有差異，這些都會(huì)造成染出的紗線顏色深度與目標(biāo)紗線顏色深度不一致，即產(chǎn)生了顏色深度不合格的色紗[5-6]。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，色織廠通常將顏色深度不達(dá)標(biāo)色紗丟棄或閑置，這造成了大量色紗的浪費(fèi)[7]。

色織物的顏色不僅取決于經(jīng)緯紗線的顏色，還與織物的組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[8-9]。所以，即使是同色的經(jīng)緯紗線，織成織物的顏色與紗線的顏色也可能不同[10]。為了獲得目標(biāo)色的織物，需要對(duì)色紗的顏色進(jìn)行篩選。這也提供了一種將色深與目標(biāo)色深不一致的色紗交織來得到目標(biāo)一致的色織物的思路。

通常情況下，為保證目標(biāo)色織物的顏色均一性，會(huì)使用顏色深度相同的經(jīng)緯色紗進(jìn)行織造。本文以經(jīng)緯同染料同深度（簡(jiǎn)稱“同深度”）的色織物為目標(biāo)色織物，擬利用一系列同染料異深度（簡(jiǎn)稱“異深度”）的經(jīng)緯色紗來模擬顏色深度與目標(biāo)色紗顏色深度不一致的色紗，探究經(jīng)緯異深度的色織物表觀顏色與目標(biāo)色織物表觀顏色一致的可能性，以重新使用顏色深度不合格的色紗，降低色紗廢棄量，節(jié)約成本。

1 試 驗(yàn)

1.1 材料、藥品和儀器

材料：平均單強(qiáng)強(qiáng)力>440 cN的高強(qiáng)力棉紗（博茂紡織品有限公司）。

藥品：活性紅3BS、活性黃3RS和活性艷藍(lán)KN-R（浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司），碳酸鈉、氯化鈉（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

儀器：Datacolor 650型反射光分光光度計(jì)（美國(guó)Datacolor公司）。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)樣品的設(shè)計(jì)

以同染料不同染色深度的紗線來模擬色深不合格的色紗，并以這些紗線設(shè)計(jì)一系列平紋（1︰1）色織物。其中，經(jīng)紗和緯紗的色深度相同或不同，紗線及織物各項(xiàng)參數(shù)為：紗線線密度為14.58×2 tex，捻度為7.1 捻/cm，單強(qiáng)強(qiáng)力為466 cN;織物的組織結(jié)構(gòu)為平紋（1︰1），經(jīng)緯密均為23.62 根/cm。

所設(shè)計(jì)色織物的經(jīng)緯紗線的顏色深度通過控制紗線染色染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)獲得。染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為淺色（0～1%），中色1（1%～2%），中色2（2%～3%）和深色（3%～4%）。在每個(gè)染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，每只染料按0.25%的染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度上染紗線。每只染料每個(gè)染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)包含8個(gè)樣品，其中經(jīng)緯紗線同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的色織物和經(jīng)緯紗線不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的色織物各4個(gè)，選擇紅、黃、藍(lán)三種色相的染料。由于不同色相紗線混合會(huì)有空間混合效果，為了減少干擾因素，分別研究同一色相經(jīng)緯紗線與織物顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故共有96個(gè)色織物樣本。色織物的經(jīng)緯紗線染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)組合如表1所示。

1.2.2 色織物樣品的準(zhǔn)備

委托江蘇聯(lián)發(fā)高端紡織技術(shù)研究所，根據(jù)試驗(yàn)樣品設(shè)計(jì)進(jìn)行染紗和織造，得到品質(zhì)較高的色織物樣品。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 紗線色樣的顏色測(cè)試

將紗線均勻緊密地纏繞在灰色硬紙卡上，纏繞層數(shù)為4層，避免紗線之間間隙或陰影造成光線透射而導(dǎo)致測(cè)色不準(zhǔn)確。紗線色樣測(cè)色時(shí)色樣狀態(tài)如圖1所示。使用Datacolor 650型測(cè)色配色儀，采用D65光源和10°觀察角測(cè)定紗線樣品的K/S值，選擇不同位點(diǎn)測(cè)量10次，取平均值。

1.3.2 織物色樣的顏色測(cè)試

將織物整理平整并折疊成4層，測(cè)色時(shí)色樣狀態(tài)如圖2所示。按紗線色樣的顏色測(cè)試方法測(cè)量織物樣品的K/S值。

1.3.3 同色性指數(shù)K值

對(duì)于經(jīng)緯異深度的色織物，經(jīng)緯紗線顏色深度差異用同色性指數(shù)K值來衡量。根據(jù)下式計(jì)算色織物中經(jīng)緯紗線同色性指數(shù)K值：

K=（K/S）經(jīng)紗（K/S）緯紗（1）

式中：K為同色性指數(shù);（K/S）經(jīng)紗和（K/S）緯紗分別為經(jīng)紗K/S值和緯紗K/S值。

當(dāng)K>1，說明經(jīng)紗色深大于緯紗;當(dāng)K<1，說明經(jīng)紗色深小于緯紗;K值越接近1，說明該色織物中經(jīng)緯紗線顏色深度相差較小，兩者的同色性越好，反之則越差[11]。

1.3.4 預(yù)測(cè)偏差

根據(jù)試驗(yàn)所得紗線顏色與織物顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分別獲得經(jīng)緯同深度色織物和經(jīng)緯異深度色織物的顏色深度預(yù)測(cè)模型。通過預(yù)測(cè)模型計(jì)算出的K/S值為預(yù)測(cè)值，實(shí)際測(cè)得的K/S值為實(shí)測(cè)值，以預(yù)測(cè)偏差來衡量預(yù)測(cè)模型的可靠性，根據(jù)下式計(jì)算預(yù)測(cè)偏差S：

S/%=（K/S）預(yù)測(cè)值-（K/S）實(shí)測(cè)值（K/S）實(shí)測(cè)值×100（2）

式中：S表示預(yù)測(cè)偏差;（K/S）預(yù)測(cè)值為通過預(yù)測(cè)模型計(jì)算出的K/S值;（K/S）實(shí)測(cè)值為實(shí)際測(cè)得的K/S值。

1.3.5 預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性

用錯(cuò)誤預(yù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量來衡量預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性，根據(jù)下式計(jì)算模型準(zhǔn)確率A：

A/%=Q0-Q1Q0×100（3）

式中：A表示預(yù)測(cè)模型準(zhǔn)確率;Q0表示總的預(yù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量;Q1表示錯(cuò)誤預(yù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)緯同深度紗線與其織物的顏色深度關(guān)系

2.1.1 經(jīng)緯同深度紗線與其織物的K/S值曲線關(guān)系

同深度色紗交織成織物過程中的顏色變化主要是由織物組織結(jié)構(gòu)引起的。為了探究從紗線到織物轉(zhuǎn)變過程中由于織物組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的顏色變化，對(duì)不同染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的經(jīng)緯同深度染色紗線及其織物的K/S值曲線進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果

如圖3所示。

由圖3可以看出，同染料同深度色紗與其織成織物的K/S值曲線形狀一致，最大吸收波長(zhǎng)的位置不變，但色紗的最大吸收強(qiáng)度（K/S值）高于織物，在中色和深色時(shí)這種最大吸收強(qiáng)度差異尤為明顯。說明同染料同深度色紗交織成織物過程中，顏色色相沒有發(fā)生明顯的變化，但顏色深度發(fā)生了變化，且顏色深度的變化程度在各個(gè)染色深度范圍有所差別。

2.1.2 經(jīng)緯同深度的色織物顏色預(yù)測(cè)模型

根據(jù)同深度色紗與其織物K/S值曲線的關(guān)系，選用最大吸收波長(zhǎng)處的K/S值為同深度色紗交織物的過程中顏色深度變化的衡量指標(biāo)，以建立一個(gè)簡(jiǎn)明的經(jīng)緯同深度的色織物顏色預(yù)測(cè)模型，達(dá)到由紗線K/S值預(yù)測(cè)織物K/S值的目的。

由于經(jīng)緯同深度色織物的經(jīng)紗和緯紗顏色一致，所以可以用經(jīng)紗和緯紗的K/S值平均值作為紗線的K/S值，每個(gè)紗線的K/S值對(duì)應(yīng)一個(gè)由此經(jīng)緯紗線織成織物的K/S值。對(duì)活性紅3BS、活性黃3RS和活性艷藍(lán)KN-R三只染料上染的紗線的K/S值與其織物的K/S值作圖，每只染料對(duì)應(yīng)16個(gè)樣品點(diǎn)，共48個(gè)樣品點(diǎn)，并對(duì)散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖4所示。

由圖4中的擬合直線可以看出，織物K/S值隨其紗線的K/S值呈線性變化，擬合系數(shù)大于0.990 0，說明它們具有良好的線性關(guān)系。其中，斜率為0.922 1，截距為0。由此，以最大吸收波長(zhǎng)處的K/S值為紐帶，得到了經(jīng)緯同深度色織物的紗線顏色與織物顏色的對(duì)應(yīng)，建立了經(jīng)緯同深度的色織物顏色預(yù)測(cè)模型，如下式所示：

（K/S）同深度色織物=0.922 1×[0.5（（K/S）經(jīng)紗+（K/S）緯紗）]（4）

根據(jù)這一模型，由紗線的K/S值可推測(cè)出用該紗線織成的色織物的K/S值。

對(duì)于織物組織結(jié)構(gòu)為經(jīng)緯密相同的一穿一空平紋織物（1︰1），經(jīng)紗和緯紗各占織物表面50%，若不考慮織物組織結(jié)構(gòu)的影響，經(jīng)緯同深度色織物的K/S值應(yīng)與經(jīng)紗和緯紗K/S值平均值相同，即織物的K/S值與紗線的K/S值關(guān)系應(yīng)為圖4中斜率為1的黑色直線關(guān)系。但是實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，織物的K/S值低于紗線的K/S值。從預(yù)測(cè)模型可知，紗線的K/S值乘以系數(shù)0.922 1才是對(duì)應(yīng)織物的K/S值，即織物的K/S值降低了779%。因此，根據(jù)此預(yù)測(cè)模型可得出，對(duì)于本文采用的織物組織結(jié)構(gòu)，同深度色紗織成織物的過程中，由于組織結(jié)構(gòu)的影響，織物的K/S值降低7.79%。分析認(rèn)為主要原因是在色紗交織成織物的過程中，由于紗線的屈曲形態(tài)發(fā)生改變，紗線與用其織成織物的表面狀態(tài)不一致，對(duì)光的反射、吸收情況產(chǎn)生了變化。

2.2 經(jīng)緯異深度紗線與其織物的顏色深度關(guān)系

2.2.1 經(jīng)緯異深度紗線與其織物的K/S值曲線關(guān)系

為探究經(jīng)緯異深度色織物與其經(jīng)緯色紗及同深度的色織物（簡(jiǎn)稱“目標(biāo)色織物”）顏色深度關(guān)系，測(cè)試了不同深度的經(jīng)緯色紗及其織物的K/S值曲線，并與目標(biāo)色織物進(jìn)行對(duì)比。以經(jīng)紗和緯紗染色深度分別為3%和2%的色紗為例，探究了經(jīng)紗和緯紗及其織成的異深度色織物（織物3），以及經(jīng)緯紗線染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為2%的目標(biāo)色織物（織物1）和均為3%的目標(biāo)色織物（織物2）的K/S曲線關(guān)系，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，異深度色紗與其織成的色織物及目標(biāo)色織物的K/S值曲線形狀一致，最大吸收強(qiáng)度的位置不變，最大吸收強(qiáng)度的高度存在一定差異。說明同色相異深度色紗交織后，色相沒有變化且與目標(biāo)織物色相一致，但顏色深度存在較為明顯的差異。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三只染料其他染色質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的色紗及其織物的K/S值曲線關(guān)系與本例一致。

2.2.2 異深度紗線與其織物的K/S值的關(guān)系

根據(jù)異深度色紗與其織物K/S值曲線的關(guān)系，同樣選用最大吸收波長(zhǎng)處的K/S值為異深度色紗織成織物過程中顏色深度變化的衡量指標(biāo)，探究經(jīng)紗K/S值不變時(shí)，經(jīng)緯異深度色織物的K/S值隨緯紗的K/S值的變化情況，并進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可看出，當(dāng)控制經(jīng)紗K/S值不變時(shí)，經(jīng)緯異深度色織物的K/S值隨其緯紗K/S值呈線性變化。擬合系數(shù)較高（除了一個(gè)0.989 0的外，其余都大于0.990 0），說明它們具有良好的線性關(guān)系。由此可以判斷，經(jīng)緯異深度色織物顏色深度具有可控性及可預(yù)測(cè)性，即可以通過控制紗線中部分組分顏色深度不變，調(diào)整其他組分顏色深度以獲得目標(biāo)顏色深度的色織物。

從圖6還可以看出，擬合直線的斜率不一致，說明當(dāng)控制經(jīng)紗K/S值不變時(shí)，色織物的K/S值隨緯紗K/S值變化的規(guī)律是不一致的。這一現(xiàn)象也說明色織物的顏色深度不僅受到織物組織結(jié)構(gòu)的影響，還受到經(jīng)緯紗線顏色深度差異即經(jīng)緯色紗同色性指數(shù)的影響。

2.3 經(jīng)緯異深度的色織物顏色預(yù)測(cè)

2.3.1 經(jīng)緯異深度的色織物顏色預(yù)測(cè)模型

色織物的顏色深度同時(shí)受到織物組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)緯紗線顏色深度差異的影響，本文設(shè)計(jì)的經(jīng)緯異深度織物具有與同深度織物相同的組織結(jié)構(gòu)，因此織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)織物顏色深度的影響是確定的。若僅考慮織物組織結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)于1︰1平紋經(jīng)緯異深度色織物的顏色深度預(yù)測(cè)模型，應(yīng)為下式所示：

（K/S）異深度色織物=0.922 1×[0.5（（K/S）經(jīng)紗+（K/S）緯紗）]（5）

按該預(yù)測(cè)模型得到的預(yù)測(cè)K/S值與實(shí)際測(cè)得的K/S值進(jìn)行對(duì)比，通過預(yù)測(cè)偏差來衡量此預(yù)測(cè)模型的可靠性，并探究預(yù)測(cè)偏差與經(jīng)緯色紗同色性指數(shù)的關(guān)系，以判斷此預(yù)測(cè)模型的適用范圍，結(jié)果如圖7所示。

從圖7可以看出，散點(diǎn)圖的走勢(shì)是向上的，說明預(yù)測(cè)偏差隨著同色性指數(shù)的增大呈增加趨勢(shì)。當(dāng)同色性指數(shù)較小時(shí)，預(yù)測(cè)偏差也較小，表明當(dāng)經(jīng)緯顏色深度差異較小時(shí)，預(yù)測(cè)模型具有較好的預(yù)測(cè)精度，可以認(rèn)為此時(shí)影響經(jīng)緯異深度色織物顏色深度的主要因素為織物組織結(jié)構(gòu)。

2.3.2 同色性指數(shù)臨界值

為了確定所建立經(jīng)緯異深度色織物與經(jīng)緯同深度色織物預(yù)測(cè)模型的適用范圍，預(yù)測(cè)偏差和同色性指數(shù)的關(guān)系（圖7）可被一條水平線（指定的預(yù)測(cè)偏差）和一條垂直線（K=KC，KC為待定的臨界同色性指數(shù)）分為A1—A4四個(gè)部分，可以認(rèn)為A1和A4中的點(diǎn)屬于錯(cuò)誤預(yù)測(cè)點(diǎn)[12]。KC從小到大移動(dòng)，當(dāng)錯(cuò)誤預(yù)測(cè)點(diǎn)最少時(shí)，認(rèn)為此時(shí)的K值為預(yù)測(cè)偏差小于特定預(yù)測(cè)偏差的臨界下限值;KC從大到小移動(dòng)，當(dāng)錯(cuò)誤預(yù)測(cè)點(diǎn)最少時(shí)，認(rèn)為此時(shí)的K值為預(yù)測(cè)偏差小于特定預(yù)測(cè)偏差的臨界上限值;臨界下限值和上限值的平均值定義為預(yù)測(cè)偏差小于特定預(yù)測(cè)偏差時(shí)的同色性指數(shù)臨界值。預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性用測(cè)試方法1.3.5中的式（3）計(jì)算。表2為預(yù)測(cè)偏差分別在2%和4%以下的同色性指數(shù)臨界值及對(duì)應(yīng)的模型準(zhǔn)確率。

由圖7和表2可知，當(dāng)預(yù)測(cè)偏差要求在2%以內(nèi)時(shí)，同色性指數(shù)臨界值為1.23，模型準(zhǔn)確率為85.53%。根據(jù)已有的對(duì)色織物顏色預(yù)測(cè)模型研究[13]，認(rèn)為該預(yù)測(cè)模型具有良好的預(yù)測(cè)精度和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。由于經(jīng)紗和緯紗對(duì)織物的貢獻(xiàn)是一致的，同色性指數(shù)在1以下的臨界值可以為1以上的倒數(shù)（1/1.23），即同色性指數(shù)的范圍為0.81～1.23。由式（4）和式（5）可知，經(jīng)緯紗線顏色深度差異在以上同色性指數(shù)范圍內(nèi)的異深度色織物與同深度色織物具有相同的預(yù)測(cè)模，當(dāng)要求預(yù)測(cè)偏差小于2%時(shí)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為85.53%。同理，預(yù)測(cè)偏差要求在4%或其他值以內(nèi)，也可得到相關(guān)的預(yù)測(cè)信息。可以認(rèn)為，對(duì)于與本文采用的織物具有相同組織結(jié)構(gòu)的織物，根據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)模型偏差的要求，可確定同色性指數(shù)范圍，顏色深度差異在此范圍內(nèi)經(jīng)緯紗線織成的異深度色織物可達(dá)到與同深度色織物相同的均一的表觀顏色。所以，原色織廠定義為顏色深度不合格的色紗只要符合同色性指數(shù)范圍規(guī)定是可以被重新使用的，這能降低色紗廢棄量，有效節(jié)約生產(chǎn)成本。

3 結(jié) 論

本文以表觀色深為衡量指標(biāo)，建立了經(jīng)緯同深度、異深度色織物顏色預(yù)測(cè)模型，并確定了異深度色織物與同深度色織物具有相同的、均一的表觀顏色時(shí)，異深度色織物的經(jīng)緯紗線顏色深度波動(dòng)范圍，有利于廢紗重新使用，節(jié)約成本。

1）同染料同深度色紗交織成織物時(shí)，由于織物組織結(jié)構(gòu)的影響，織物色深與紗線色深不同。以K/S值為衡量指標(biāo)，建立經(jīng)緯同深度色織物顏色預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)模型具有較高準(zhǔn)確性;根據(jù)模型判斷，織物的K/S值相較于紗線會(huì)下降。

2）同染料異深度色紗織成織物時(shí)，織物的色深同時(shí)受到織物組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)緯顏色深度差異的影響。在一定的經(jīng)緯紗線同色性指數(shù)范圍內(nèi)，可以僅考慮織物組織結(jié)構(gòu)影響，建立經(jīng)緯異深度色織物顏色預(yù)測(cè)模型。

3）經(jīng)緯紗線的同色性指數(shù)在0.81～1.23時(shí)，異深度色織物與同深度色織物具有相同的預(yù)測(cè)模型，當(dāng)要求預(yù)測(cè)偏差2%時(shí)，準(zhǔn)確率可達(dá)85.53%，此時(shí)異深度色紗交織織物能與同深度色紗交織織物顏色一致。

4）根據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)模型偏差的要求，可以確定同色性指數(shù)范圍，顏色深度差異在此范圍內(nèi)經(jīng)緯紗線織成的異深度色織物可達(dá)到與同深度色織物相同的均一的表觀顏色。所以，顏色深度不合格的色紗只要在同色性指數(shù)范圍內(nèi)是可被重新使用，能減少色紗的廢棄，節(jié)約成本。

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