植物染散纤维色纺纱配色预测平台研究.pdf

2 0 2 3年第3期 研究探讨 植物染散纤维色纺纱配色预测平台研究张 斌1,曹端山2,刘春国3,姜 伟1,姜 展1(1.青岛大学,山东 青岛 2 6 6 0 7 1;2.宁夏恒丰纺织科技股份有限公司,宁夏 吴忠 7 5 1 1 9 9;3.山东新型纱线及面料创新中心有限公司,山东 德州 2 5 3 5 0 0)摘 要:文章针对植物染散纤维色纺纱的测配色特点,提出了在S t e a r n s-N o e c h e l模型中添加修正系数的计算机配色优化方案,并应用M a t l a b平台设计开发了相应的配色预测平台。确定了植物染散纤维色纺纱的配色模型中红、黄、蓝、白四色纤维的最佳修正系数分别为1.0 6 4、0.9 8 1、0.9 9 2、1.0 2 1,为植物染散纤维色纺纱的快速、准确配色预测提供了理论与应用基础。关键词:植物染;色纺纱;计算机测配色;S t e a r n s-N o e c h e l模型 中图分类号:T S 1 9 3.8文献标识码:B文章编号:1 0 0 9-3 0 2 8(2 0 2 3)0 3-0 0 0 4-0 4 随着人们生活水平和社会环保意识的提高,传统且健康的植物染色技术日益受到大众的喜爱。然而,品种少、色谱不全、成本高、产量低、色牢度差等问题限制了植物染料在纺织品中的应用1。散纤维染色再通过色纺混纺比例调配可以很好地丰富植物染料纤维色纱的颜色,减少纱线色差,控制织物色档,使颜色系列化,弥补植物染收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 4基金项目:宁夏自治区重点研发计划项目(2 0 2 2 B F E 0 2 0 1 1);中央引导地方科技发展专项资金项目(Y D Z X 2 0 2 2 1 5 6);山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2 0 2 1 C X G C 0 1 1 0 0 4)。第一作者简介:张 斌(1 9 9 6),男,山东临沂人,硕士研究生。通讯作者:姜 展,副教授,k e v i n j i a n g_1 9 8 71 2 6.c o m。料染色色谱不全的缺点,因此,采用散纤维染色然后色纺的技术将不同颜色的纤维混纺成纱,已成为植物染料染色产品开发的趋势2,色纺纱将成为植物染纱线制造领域的一个重要发展方向。计算机测配色技术是一种能够在很短时间内计算出准确的颜色配比,减少打样次数、节省原材料、提高生产效率的色纺纱配色方式3。然而,植物染料由于其不稳定的染色效果4,在计算机测配色中一直存在难以准确且系统地配色的问题。本文针对植物染散纤维色纺纱的测配色特点,对现有计算机配色模型进行了一定修正,优化了配色算法,提升了配色准确性,进一步应用M a t l a b平台设计开发了可以提高植物染色纺纱生产效率A p p l i c a t i o n R e s e a r c h o f O r i g a m i C r a f t s i n W o m e ns C l o t h i n g D e s i g n T h i n k i n gR e n H e k u n,D i n g W e i,W a n g Y o n g(C o l l e g e o f F a s h i o n,D a l i a n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y,D a l i a n 1 1 6 0 3 4,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o i n n o v a t e t h e d e s i g n t h i n k i n g o f w o m e ns c l o t h i n g,b r e a k t h e i n h e r e n t t h i n k-i n g m o d e s o f c l o t h i n g,t h i s p a p e r e x p l o r e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n o r i g a m i c r a f t s m a n s h i p a n d t h e d e-s i g n t h i n k i n g o f w o m e ns c l o t h i n g f r o m t h e c o n c e p t,c h a r a c t e r i s t i c s a n d c r a f t s m a n s h i p o f o r i g a m i c r a f t s m a n s h i p t h r o u g h t h e p r a c t i c a l r e s e a r c h m e t h o d,c a s e a n a l y s i s m e t h o d a n d g r a p h i c m u t u a l p r o o f m e t h o d.T h e t h i n k i n g m e t h o d s a n d a p p l i c a t i o n f o r m s o f w o m e ns c l o t h i n g d e s i g n b a s e d o n o r i g a m i c r a f t w e r e p r o p o s e d,w h i c h p r o v i d e d n e w i d e a s f o r w o m e ns c l o t h i n g d e s i g n.K e y w o r d s:o r i g a m i c r a f t;w o m e ns d e s i g n;w o m e ns c r e a t i v e t h i n k i n g 42 0 2 3年第3期 研究探讨 的配色预测平台。1 植物染色纺纱计算机配色原理1.1 S t e a r n s-N o e c h e l模型计算机配色理论的研究主要是配色模型和配色方法的研究,配色模型是计算机配色的基础,目前来看,比较有影响的模型有K-M模型、S t e a r n s-N o e c h e l模型、F r i e l e模型等5。前期研究中发现S t e a r n s-N o e c h e l模型更适用于色纺纱的生产应用6。对于植物染色纺纱,该模型公式如下:f R =Xi1-Rr,i MRr,i -0.0 1 +0.0 1其中,M是一个与纤维的颜色、种类以及混纺样的比例等因素有关的可变常量;Xi为原料i占总质量的比例;Rr(,i)为原料i的光谱反射率;R()为混纺纱的光谱反射率;f(R()是混纺纱反射率模拟与实际的中间函数。1.2 三刺激值匹配法计算机配色大致有三种方法:色号归档检索、三刺激值匹配、反射光谱匹配。其中,三刺激值匹配的结果是给出的配方染物的三刺激值与来样的三刺激值相同,但反射光谱与来样不一定完全相同,也就是同色异谱,由于三刺激值相等,因此仍可得到等色。三刺激值配色在实际生产中应用更多,具有切实的实际意义。三刺激值计算公式如下:X=k7 4 03 6 0S()x()R()Y=k7 4 03 6 0S()x()R()Z=k7 4 03 6 0S()z()R()其中,S()为标准照明体的相对光谱能量分布函数;x()、y()、z()分别为波长下人眼的标准光谱三刺激值;R()为波长下物体表面的分光反射率;k为调整因数,是与标准照明体光谱能量分布和标准观察者有关的常数。1.3 色差公式色差是两个不同的试样在颜色知觉上包含明度差L*、彩度差C*、色相差H*的综合效应。有效的颜色比对之后,才能确定配色样品的颜色效果与标准样品之间的准确度,使配色结果可用于实际生产。目前纺织品行业上公认的为C M C(l:c)色差公式,l和c为调整明度和彩度的相对宽容系数,其中l=2,c=1。色差计算公式为:ECMC=L*l SL 2+C*cSC 2+H*SH 2 12式中SL、SC、SH分别为L*、C*、H*的修正系数。2 配色模型优化2.1 试验样品制备将红、黄、蓝、白以及不同质量比例混合的莫代尔纤维经过开松、混合、梳理、并条、粗纱、细纱等纺纱工艺流程,制备获得标准样,试验样品混色纤维种类及各色纤维质量比例见表1。表1 试验制样混色纤维配比混纺纤维种类混色纤维质量比试样1试样2试样3试样4纯色白红黄蓝红白19375573黄白19375573蓝白19375573红黄白154334514226红蓝白154334514226黄蓝白154334514226红黄蓝白1144132421343214红黄蓝白4114121612342134 在完成纱线制样后,使用自制测色样品制样机,将获得的细纱绕在黑色平板上,制成排列均匀、松紧适中、不漏底色的纱线板。使用分光测色仪CM-2 3 0 0 d,采用大孔径、1 0 视角、镜面光泽不包含、1 0 0%UV、模拟太阳光的D 6 5光源进行纱线色彩测量。5 2 0 2 3年第3期 研究探讨 2.2 配色模型优化植物染纤维在生产上往往会因为色牢度等原因产生摩擦、掉色等一系列问题7。这使得更适用于化学染料的计算机配色模型需进行一定的修正才能更好地应用于植物染纤维色纺的生产。研究中发现,植物染色纺纱在棉网、粗纱、细纱各个阶段在光谱反射率上有一定波动,因此在S t e-a r n s-N o e c h e l模型里引入Rr(,i)的比例修正系数ti对模型进行修正优化。公式如下:f X,R =Xi1-tiRr,i MtiRr,i -0.0 1 +0.0 12.3 计算修正系数将试验制样测色数据和优化后的S t e a r n s-N o e c h e l模型公式,代入如图1所示的修正系数计算流程进行计算。图1 修正系数计算流程图按以上流程计算得出适用于植物染散纤维色纺纱不同组分的修正系数ti。对多次计算结果取均方根后,发现其综合优化效果最佳。综合修正系数计算结果见表2。表2 修正系数计算结果混纺组分修正系数红色纤维t11.0 6 4黄色纤维t20.9 8 1蓝色纤维t30.9 9 2白色纤维t41.0 2 13 配色平台搭建3.1 配色算法设计S t e a r n s-N o e c h e l配色模型实际上是对不同颜色纱线的反射率进行一定比例拟合叠加,是基于人视觉的反射率系数运算后求得在视觉上与标样最接近的反射率时的配比。然而在实际生产中,存在一些配色计算但实际并不会添加的组分。针对植物染色纺纱配色的这一特点,为增强配色系统的易用性和实用性,基于优化后的计算机配色模型,按照图2所示的配色算法流程对配色系统进行了设计。具体思路为,当某项组分配比初次拟合结果小于0.0 5且不为0时,将该组分赋值为0,即不添加该组分,重新进行拟合运算。3.2 平台界面设计本研究在以上理论研究的基础上,通过M a t-l a b软件构建了运行在W i n d o w s平台的植物染纤维色纺纱计算机配色交互平台。平台界面主要分为样品色参数设置区域、拟合样计算结果输出区域和可视化的样品色与拟合色的绘图区域。图2 配色算法流程图首先,在目标样品参数设置区域选择标准样品文件,录入样品色数据,同时可以自由选择混纺配色种类,在一定情况下可以提高运算速率。设置好样品色参数后,点击“开始配色”,拟合样品的各项组分配比、色差、M值、标样与拟合样的反射光谱等数据在计算结果输出区域自动输出。在绘图区域分别点击“标样绘图”和“拟合样绘图”,即可分别绘制标样与拟合样的色度图、反射光谱图,并模拟输出标样与拟合样的R G B色彩,以便更直接地对配色结果进行观察对比,增强配色系统的62 0 2 3年第3期 研究探讨 可视化。图3为平台某次运行结果图,可知本配色平台对于植物染色纺纱配色适用性优异,最终配色色差仅为0.3 0 7,标样与拟合样的反射光谱重合度高、R G B一致性好,配色效果显著。图3 平台某次运行结果图4 结语本研究针对植物染色纺纱的特点,提出了S t e a r n s-N o e c h e l模型的优化方案,确定了S t e a r n s-N o e c h e l模型的红、黄、蓝、白四色纤维的修正系数分别为1.0 6 4、0.9 8 1、0.9 9 2、1.0 2 1,优化了配色算法。同时,本研究在优化理论模型的基础上设计了相应的配色模拟平台,在平台显示界面中加入了色度图、标准样颜色、拟合样颜色、标准样与拟合样的光谱反射率显示等功能,进一步加强了系统的可视化效果,为植物染色纺纱的配色计算提供了一个高效的配色预测方法,使测配色过程更加便捷,操作更加简单,管理更加方便,提高了植物染色纺纱的生产效率。参考文献:1 王文静,惠若木,祖倚丹,等.植物染服装产品的开发应用及可持续发展J.上海纺织科技,2 0 2 1,4 9(6):1-4.2 张玉清,韩孝春.植物染莫代尔纤维色纺针织纱的纺制J.棉纺织技术,2 0 1 9,4 7(1 2):6 6-6 9.3 丁志荣.色纺配色理论及系统的研究现状与思考J.纺织导报,2 0 2 0(6):2 8-3 1.4 张建明,王晓菲,崔洁.植物染莫代尔纤维的性能研究J.棉纺织技术,2 0 2 1,4 9(2):3 6-3 8.5 董振礼,郑宝海,轷桂芬,等.测色与计算机配色(第3版)M.北京:中国纺织出版社,2 0 1 7.6 王云鹏,姜伟,张建明,等.植物染色纺纱测配色模型研究J.棉纺织技术,2 0 2 1,4 9(7):2 0-2 4.7 李秀秀,王思社,孙传芳,等.茜草植物染莫代尔纤维的养生处理J.棉纺织技术,2 0 1 9,4 7(1 2):9-1 2R e s e a r c h o n C o l o r M a t c h i n g P r e d i c t i o n P l a t f o r m o f P l a n t D y e d C o l o r e d S p u n Y a r nZ h a n g B i n1,C a o D u a n s h a n2,L i u C h u n g u o3,J i a n g W e i1,J i a n g Z h a n1(1.Q i n g d a o U n i v e r s i t y,Q i n g d a o 2 6 6 0 7 1,C h i n a;2.N i n g x i a H e n g f e n g T e x t i l e T e c h n o l o g y C o.,L t d.,Wu z h o n g 7 5 1 1 9 9,C h i n a;3.S h a n d o n g N e w Y a r n a n d F a b r i c I n n o v a t i o n C e n t e r C o.,L t d.,D e z h o u 2 5 3 5 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:A c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c o l o r t e s t i n g a n d c o l o r m a t c h i n g o f p l a n t d y e d d i s-p e r s e-f i b e r c o l o r e d s p u n y a r n,a c o m p u t e r c o l o r m a t c h i n g o p t i m i z a t i o n s c h e m e w a s p r o p o s e d b y a d d i n g c o r r e c t i o n c o e f f i c i e n t s i n t o t h e S t e a r n s-N o e c h e l m o d e l,a n d t h e c o r r e s p o n d i n g c o l o r m a t c h i n g p r e d i c-t i o n p l a t f o r m w a s d e s i g n e d a n d d e v e l o p e d b y u s i n g M a t l a b.T h e o p t i m u m c o r r e c t i o n c o e f f i c i e n t s o f r e d,y e l l o w,b l u e a n d w h i t e f i b e r s w e r e d e t e r m i n e d a s 1.0 6 4,0.9 8 1,0.9 9 2 a n d 1.0 2 1,r e s p e c t i v e l y,w h i c h p r o v i d e d t h e t h e o r e t i c a l a n d a p p l i c a t i o n b a s i s f o r r a p i d a n d a c c u r a t e p r e d i c t i o n o f c o l o r m a t c h i n g o f p l a n t d y e d l o o s e f i b e r y a r n s.K e y w o r d s:p l a n t d y e;c o l o r e d s p u n y a r n;c o m p u t e r m e a s u r e m e n t c o l o r m a t c h i n g;t h e S t e a r n s-N o e c h e l m o d e l7