三通道轉(zhuǎn)杯紡混色毛機(jī)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(duì)應(yīng)的混色機(jī)織物的顯色規(guī)律。利用紅、黃、藍(lán)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(jī)織物。分別利用最小二乘法及相對(duì)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(jī)織物的混色模型，并對(duì)其進(jìn)行模型驗(yàn)證，計(jì)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(cè)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(jī)織物的混色模型的預(yù)測(cè)樣本色差及平均比例誤差均比相對(duì)值法的小，預(yù)測(cè)效果更好。

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

中圖分類號(hào)： TS131.91 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ? 文章編號(hào)： 1001-7003（2019）04-0012-06 ? 引用頁(yè)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(lái)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(jì)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(jī)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(jī)器上做一定的改造，在紡紗工序中進(jìn)行混色，使紡紗與混色同步進(jìn)行，具有靈活、便捷、高效的特點(diǎn)[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(wàn)別。因此為了建立關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物的配色模型，開發(fā)出可以利用計(jì)算機(jī)快速、準(zhǔn)確配色的配色系統(tǒng)，方便工廠在實(shí)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(duì)三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物顏色的配色模型及配方的預(yù)測(cè)算法進(jìn)行研究，為三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物計(jì)算機(jī)配色系統(tǒng)的開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 樣本制備

三通道轉(zhuǎn)杯毛紡技術(shù)是對(duì)常規(guī)轉(zhuǎn)杯毛紡機(jī)器上的喂入部分進(jìn)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(gè)繞同一軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的給棉羅拉，每個(gè)給棉羅拉都由獨(dú)立的伺服電機(jī)控制，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度相互之間不受影響，可以實(shí)現(xiàn)多種顏色纖維以不同的喂入速度喂入，并對(duì)喂入纖維的比例及所紡紗線的線密度進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)及離心力作用下混合均勻，經(jīng)過(guò)加捻和牽伸紡制出一定比例及線密度的混色紗線[7]。本實(shí)驗(yàn)將紅、黃、藍(lán)三種顏色的羊毛粗紗同時(shí)喂入組合式給棉羅拉，紡制出實(shí)驗(yàn)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(jī)織小樣機(jī)織成3上1下斜紋機(jī)織物，其中經(jīng)密為306根/10cm，緯密為192根/10cm，織成的布樣及對(duì)應(yīng)的編號(hào)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(jī)織物具有色織物所獨(dú)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(jī)織物具有夢(mèng)幻多彩的視覺(jué)感受，富有層次感，滿足消費(fèi)者時(shí)尚、個(gè)性化的服用要求，給予服裝設(shè)計(jì)師無(wú)限的想象空間。

1.2 樣本測(cè)色

用Datacolor公司生產(chǎn)的Datacolor650分光光度儀在D65光源、10°視場(chǎng)下分別測(cè)量實(shí)驗(yàn)制作的所有樣本，測(cè)量波長(zhǎng)范圍為380～700nm，取點(diǎn)間隔為10nm。在顏色測(cè)量過(guò)程中要保證實(shí)驗(yàn)樣本不透光，減少實(shí)驗(yàn)誤差，并對(duì)每個(gè)樣本的不同部位測(cè)量10次，并取其平均值作為最終測(cè)量值。

2 Kubelka-Munk理論

Kubelka-Munk函數(shù)是通過(guò)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(duì)簡(jiǎn)單的理論。它通過(guò)吸收系數(shù)

2.1 相對(duì)值法

相對(duì)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(duì)的K、S值。用此方法計(jì)算出的有色纖維的吸收系數(shù)及散射系數(shù)只是相對(duì)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(jì)算

本文分別利用相對(duì)值法及最小二乘法對(duì)三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物中有色纖維的吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S進(jìn)行求解，建立關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物的Kubelka-Munk雙常數(shù)理論的混色模型。本實(shí)驗(yàn)中，將1～21號(hào)樣本用于相對(duì)值法求解K、S值時(shí)，設(shè)定藍(lán)色纖維的散射系數(shù)為1，將藍(lán)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(shí)驗(yàn)結(jié)果;4～30號(hào)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(duì)值法求得的不同波長(zhǎng)下有色纖維的吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S。

3.2 模型驗(yàn)證

根據(jù)以上兩種方法計(jì)算出的不同波長(zhǎng)下的K、S值后，可以根據(jù)式（2）計(jì)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(jì)算出預(yù)測(cè)的混色織物的反射率。

本文利用31～40號(hào)樣本作為驗(yàn)證樣本對(duì)所建立的三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物混色模型進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)測(cè)得的驗(yàn)證樣本的反射率R及各有色纖維的K、S值，計(jì)算預(yù)測(cè)樣與實(shí)際樣本之間的色差，并利用最小二乘法預(yù)測(cè)驗(yàn)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(cè)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(cè)比例與實(shí)際比例之間相差較小，所有驗(yàn)證樣本的平均比例誤差均值為1.77%，配色結(jié)果相對(duì)較好。

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

綜上，無(wú)論是最小二乘法還是相對(duì)值法建立的混色模型，其驗(yàn)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(duì)值法相比，其平均色差比相對(duì)值法小了0.14個(gè)色差單位，平均比例誤差小了0.59%。總體來(lái)看，利用最小二乘法建立的關(guān)于三通道轉(zhuǎn)杯混色毛機(jī)織物的混色模型的預(yù)測(cè)結(jié)果較好。

4 結(jié) 論

本文利用紅、黃、藍(lán)三種有色纖維，分別用相對(duì)值法及最小二乘法對(duì)吸收系數(shù)K及散射系數(shù)S進(jìn)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(jī)織物的混色模型，并利用三組分樣本對(duì)模型進(jìn)行顏色預(yù)測(cè)及纖維混合比例預(yù)測(cè)，計(jì)算其色差大小。結(jié)果顯示，用兩種方法預(yù)測(cè)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(cè)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(dú)特的混色方式和在線控制混色比例，在混色紗實(shí)際生產(chǎn)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。本文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果為以后三通道轉(zhuǎn)杯毛紡混色紗用于機(jī)織面料計(jì)算機(jī)智能配色提供一定的理論參考。

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