含荧光增白剂织物的三波段法配色.pdf

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1、第2 6 卷第6 期 2 0 0 5 年1 2 月 纺织学报 J 0 u m a l0 fT e x d kR e s 咄曲 V 0 1 2 6 N o 6 D e c 2 ( ) 0 5 含荧光增白剂织物的三波段法配色 李戎，顾峰，陈东辉 ( 东华大学国家染整工程技术研究中心，上海2 0 5 1 ) 摘要由于荧光增白剂的特殊光学性能，使得含有荧光增白剂的织物配色困难。通过分析荧光增白剂的反射率 曲线，应用发射区荧光染料的反射率计算公式研究了荧光增自剂的配色方法，提出了荧光增自剂计算机配色的三 波段法即对荧光增白剂的配色分发射区、激发区和无影响区分别进行。通过2 0 个拼色试样的染色实验和计

2、算，证明本方法适用于荧光增白剂的配色，且方法简便。最大色差为3 9 4 。 关键词荧光增白剂；荧光量子效率；配色；j 波段法 中圈分类号：鸭1 9 3t 3 文献标识码：A文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 6 0 0 0 9 0 4 T h r - r e 画帅m e t h o d0 fc o l o rm a t c l I i 】唱f o rf l u o 砷s c e n tw h i t e I l i n ga g e n b U R 0 n g ，G UF e “g ，C H E ND o “g h u i ( l 阳加f 占画帕衍曙胁哪商脚r

3、 扣rD ) 协w 。以刷础 i 昭。，胁如，m 讲u 腑* H 吖，肌船g 耐2 0 5 l ，吼f 舭) A b s t r a c ts i n c en u o r e s c e n tw h i t 衄i n ga g e n t ( F w A ) h a su n i q u eo p c 出m r 州溉诋c 妇m a 汕i “gf o r 胁五洲d 商c u n 1 1 1 e h e r sd e v e l o p e dt I I e c o km a t c h i n gm e t | 1 0 do fF At h r o u 曲蚰a l y 五I l g 缸r e

4、 n e c t a n 唧a du 瞄口“gac o m p u t a t i o n f 0 皿u l ao ft 1 1 er e n e c t a n c e “f l u o r e s c e n td y e 8i nt h ee m i 龉i o “嘲i dp u If i r w a r d 地l l l r e e - r e g i 。n ( e m i s s i o n ，a b s 0 掣i o n 蚰d u n 珊e c t e d ) m e t l l o do fc o l o r m a 砷i “g I t 呻e db yd y e i n ge x

5、p d m e n t so f 2 0s 洲p l e s 缸m k e dc 0 1 0 船a n dr e l a t i v e c o 皿p u t a t i o n t h a t 小诂c 0 1 0 rm m c h i l l gm e t h o d 话s u i t h kf o rF W A n 8o p e m t i o ni ss i m p l e 卸dc o n v e n i e n t 锄dt h em a 五m m c o k rd i 如r e n c el s 39 4C L A B l 9 7 6u 血 K e yw o r d su o r e

6、s c e mw h i t e n j “g8 9 e n 拈；1 1 0 r e s c e mq u a n t u me k k 。y ；c o l o r a t c h i 瞎；1 1 1 舯r e g k n m e 山o d 由于人们对织物白度和鲜艳度的要求，使得荧 光增白剂的使用越来越广泛，因此对计算机测配色 软件的要求也越来越高。研究荧光增白剂的测配色 有重要的实际应用价值。由于荧光增白剂是荧光染 料的一种，其配色方法可参照荧光染料的配色方法 考虑”“。不同的是，不仅要考虑到荧光增白剂的吸 收和发射，还有常规染料对荧光增白剂发射出的荧 光的吸收1 1 。文献 4 采用的方法

7、没有考虑常规染 料对荧光增白剂的影响，使得配色不成功。文献 5 应用神经网络结构对荧光染料的配色进行了分析， 但平均色差达到了7 3 8 ，不能满足实际生产的 需要。 为了解奂荧光增白剂的配色问题，本文选取 l 套常规染料和1 种荧光增白剂进行实验，对文献 4 的方法进行了修正，得到了很好的效果。 l 理论分析 1 1 发射区荧光量子效率 文献 4 对荧光染料的库贝尔卡芒克理论进行 了修正，得到了式( 1 ) ： 口( ) = ( 1 + K ，s A ，5 ) + ( 2 + 置，s A ，5 ) 掣E 黔( 2 + 舢，- 删m ，( 1 ) 其中，口( A ) 为荧光发射区反射率；K ，

8、s 为底物发射 区的吸收和散射系数；蜀为荧光染料吸收区的吸收 系数；F ，s 7 为染色试样吸收区的吸收和散射系数； 为波长( 有上标的表示激发区波长，无上标的为发 射区波长) ；Q ( ) 为单位波长的荧光量子产率；。 为光源的辐通量( 有上标的表示激发区波长，无上标 的为发射区波长) ；A ：( 足+ s ) 2 5 2 ( 有上标的 表示激发区，无上标的为发射区) 。 由于通常所用的样品都是先增白然后用3 种或 3 种以下的常规染料拼染而得，常规染料必然会对 荧光增白剂的光谱有所影响。由式( 1 ) 得出式( 2 ) ： 口( A ) = ( 1 + K ，S A ，S ) + ( 2

9、+ x ，s A S ) 等E ( 禹一羁H z 埘，s ，“，s ， ( 2 ) 作者简介：李戎( 1 9 7 5 一) ，女，汉旗，讲师，博士。主要研究领域为计算机测配色技术、多组分纤堆染整技术等。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【l o 】 纺织学报2 0 0 5 年第6 期 式中羁为非荧光染料吸收区的吸收系数 ( f = 1 ，2 ，3 ) 。 1 2 配色方法 荧光样品由逆向构造的分光光度计测量时，其 反射率( 简称逆向反射率) 曲线可

10、分为以下4 个部 分：吸收区、交界区、发射区和无影响区，如图l 所示。 芒 _ 啊L 籀 晤 图1 非荧光染料对荧光增白剂反射翠影响的币惹崩 从图1 可知，这种荧光染料的吸收区在小于 4 0 0n m 的近紫外区；发射区为4 2 0 5 4 0n m ；无影响 区为5 4 0 一7 0 0n m ；交界区为4 0 0 4 2 0n m 。如果样品 仅为荧光增白剂增白而得，在吸收区，反射率谱图记 录的是荧光增白剂的真实反射率；交界区检测器检 测到r 一部分荧光，交界区有重吸收和重发射，情况 比较复杂；在发射区，荧光增白剂不吸收激发光，只 发射荧光，所以反射率谱图记录的是荧光发射和底 物对激发光的

11、反射；对于无影响区，荧光增白剂既不 吸收激发光，又不发射荧光，检测器记录的仅仅是底 物对激发光的吸收和反射。如果样品是增白后再由 常规染料染色而成，在吸收区，检测器记录的是荧光 增白剂和常规染料以及底物对激发光的吸收和反 射。在交界区间样有荧光增白剂对激发光的吸收和 发射常规染料对激发光的吸收和反射，底物对激发 光的吸收和反射，常规染料对荧光发射的吸收和反 射，使情况很复杂。在发射区，检测器记录的除了有 荧光增白剂的荧光发射以外，还有常规染料对激发 光的吸收和反射以及常规染料对荧光发射的吸收和 发射。由图1 看出，常规染料对荧光增白剂荧光发 射的吸收很强，使得荧光发射下降很多。在无影响 区，检

12、测器记录的是常规染料以及底物对激发光的 吸收和反射。所以对于荧光染料的配色，可以分区 域进行。以样品被一种荧光增白剂增白后，由3 种 常规染料( 三原色) 拼染的实例进行分析。 无影响区没有荧光发射，常规库贝尔卡芒克理 论可以适用，所以以下方程成立： K ( 。)K ( 。)K ( ) 丽2 丽+ 丽+ c 。怒“粼c z 可煮+ c ，贡煮 其中，( K ，s ) 为总的K s 值；( K ，5 ) 。为底物的K s 值；( 刖s ) 为非荧光染料的刖s 值( i = l ，2 ，3 ) ；c 。 为非荧光染料的浓度( i = 1 ，2 ，3 ) ； 为无影响区 波长。 同样，吸收区也没有荧

13、光发射，常规库贝尔卡一 芒克理论可以适用： K ( 7 )K ( A ，K ( ) 丽2 丽+ h 丽+ c 器心粼心糕 其中，( 臣，s ) ，为荧光增白剂的常规K ，s 值；c ，为荧 光增白剂的浓度； 为吸收区波长。 由式( 3 ) 得到非荧光染料的浓度，代人式( 4 ) 可 以得到荧光增白剂的浓度。 由于发射区有荧光发射，只能用式( 1 ) 求出不同 浓度荧光增白剂每一波长下的p 值。9 值只随波 长变化，基本不随浓度变化。对不同浓度的p 值可 以取平均值，再利用式( 2 ) 就可以得到发射区的配色 试样的每一波长下的反射率值。 该方法对于交界区不能精确进行运算，解决的 办法有：1 )

14、 实验方法，用双一单色器的分光光度计直 接测量样品的反射率；2 ) 理论方法，先求出真实反 射率”1 ，再进行配色计算；3 ) 简化算法，将交界区的 一部分算作吸收区，另一部分算作发射区，进行运 算。本文应用第3 种方法处理交界区。 配色试样在所有波长( 3 6 0 7 0 0n m ) 下的反射 率值求出后，利用c I E1 9 7 6 色差公式可求出色差。 2 实验部分 2 1 药品和材料 荧光增白剂：A s l 5 0 ( C I n u o T e s c e n tB d 出e n e r9 0 ) 由日本化药公司提供；活性染料：c i b a c r o n 蓝F N R 、黄 F

15、 N 2 R 、红F N R ，由汽巴公司提供。N 如s 0 4 和N 如c 0 3 ( 分析纯) ，由中国松凯实业有限公司提供。 面料：针织纯棉织物，白备。 2 2 实验仪器 D a t a c o l o rS p e t r a6 0 0 型分光光度计( D 。光源，波 长范围3 6 0 7 0 0n m ，波长间隔l On m ) 。 2 3 实验方法 2 3 1 增 白2 50 C 人染，保持6 0m i n ，然后水洗 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the wa

16、termark 2 0 0 5 年第6 期 纺织学报 烘干。制备基础数据的浓度为0 0 1 、O ( ) 3 、 O 0 6 、0 1 、O 4 和O 8 ( o wf ) 。 2 3 2 活性染料染色 4 0 入染，加N a 2 s 0 4 5 0g ，L ， 保温2 0r r | i n ，3 0 商n 内升温到印，恒温1 0 商n 加 N a 2 c 0 、2 0 L ，6 0 染色6 01 1 1 i n 。水洗，中和，热水洗， 水洗，皂煮，烘干。制备基础数据所用浓度为0 0 1 、 00 3 、O1 、0 3 、1 和3 ( o w f ) 。 2 3 3 反射率测定在测色过程中尽量

17、使用大孔 测色；布样折叠4 层或以l ，直至不透光；每块布在 不同点测定3 4 次，取平均值。测定范围为3 6 0 7 0 0n m ，每间隔1 0n m 记录一个数据。用D a t a c o l o r 进 行测定。 2 34 拼色试样处方 表l 列出了拼色试样的染 色处方。 表l 用于实验的拼色随样的染色处方( wf ) 序号A s l 5 0蓝哺R红F N R黄F N 一2 R 3 结果与讨论 3 1 基础数据的求解 用图2 中数据结合式( 1 ) 计算不同荧光增白剂 在不同浓度、波长下的p 值，见图3 。 从图3 看出，荧光增白剂的0 值基本不随浓度 变化，只随波长变化。计算p 值时

18、，曾假设吸收区 和发射区不重合，这只是为了计算方便。对于交界 区来说这个假设不成立，即在短波段不同浓度的p 值不重合。从图3 可以发现，4 1 0n m 处不同浓度的 ( ) 值有很大差异，这正是荧光增白剂A s l 5 0 的交界 芸 哥 盐 侧 图2A s l 5 0 的反射率 圈3A s l 5 0 的0 值与波长的关系 区。对于交界区本文的解决方法是将其分为吸收区 和发射区近似进行运算。例如，对于A s l 5 0 ，可将 4 1 0n m 以前的波段都划归为吸收区，4 1 0n m 以后直 到5 4 0n m 的波段划归为发射区进行计算。A s l 5 0 有 一个固定的最大发射波长

19、，大约在4 5 0n m 。因为0 值不随浓度变化，将不同波长下的Q 值作为基础数 据，利用式( 2 ) 计算发射区的反射率。0 值是单位波 长下荧光物质的荧光量子产率，理论上二0 值应该小 于l 。从图3 可以发现，在有些波长下，O 值大于1 。 这是因为，应用式( 1 ) 求不同波氏的( ) 值时，积分项 应该是对整个吸收区波长的积分。由于仪器测量范 围的限制( 本文所用到的s p e t m n a s hs 咖O 的波长范 围为3 印7 0 0n m ) ，吸收区只能从3 6 0n m 开始记录， 本文使用的荧光增白剂吸收区是从3 0 0n m 开始，所 以O 值大于1 。在一定的范围

20、内，染料对激发光的 吸收与染料的浓度成正比，所以尽管积分从3 6 0n m 开始，对最后的配色结果并没有影响，以O 值作为 基础数据的方法仍然是可行的。通过无影响区和吸 收区的运算，可以求得各种染料的浓度。但如果不 应用式( 1 ) 和( 2 ) 求出不同波长下的0 值，则求不出 发射区的反射率，也就求不出各种色彩参数和色差， 不能完成配色运算。 。呲。呲呲。呲叭呲。吣。川。呲。呲呲叭 ，2，4；6 7 0 9 m j性”H坫坫”坞憎m 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the

21、 watermark 【1 2 】 纺织学报2 0 0 5 年第6 期 3 2 配色 表2 显示的为配色结果。从表2 看出，最大色 差小于3 9 4 。计算中发现很多样品没有显示出荧 光特征，可以直接用非荧光染料的配色方法进行 配色。 表2 色彩参数与色差值 序号 墨璺堕堡 +d 6 。 里璺笪兰苎里 茁 +d +6 。 图4 和5 分别显示了2 种样品的配色情况。样 品仅由1 种荧光增白剂增白而没有其它染料存在 芝 * 拉 堪 圈41 号样品配色情况 莲 * 每 恒 3 S 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 06 。06 5 0 7 0 0 7 5 0 救长m m 置s2 号样

22、品配色情况 时，如1 号样品，仅应用式( 1 ) 就能得到很好的配色 效果。如果样品是由1 种荧光增白剂增白后再由其 它染料染色而成，如2 号样品，仅应用式( 1 ) ，配色效 果很不理想。此时，需要应用式( 2 ) 才能得到满意的 配色结果。 4 结论 采用文献 4 的公式结合常规库贝尔卡芒克理 论对含荧光增白剂样品的配色方法进行了探讨，结 果证明本文提出的方法适用于含荧光增白剂样品的 配色。对于增白后染色样品的配色，由于常规染料 会吸收一部分荧光，不能直接应用文献 4 的公式进 行配色运算，需要改进。荧光量子效率是荧光染料 配色计算中必不可少的重要因素。本文就是将不同 波长下荧光量子效率作

23、为基础数据进行配色运算， 所得最大色差为3 9 4 。 参考文献： 1 G 批E P 圳啪8o fn 啪m 咖c d o m n tf m u h l b n J c 山r k m ha mA P p l i c a d ，l “ 2 2 ) ：8 l 一8 4 2 B d l 啪y e rFw M e 叫。盯，d o c u m e m 岬 n 蚰d a T d s蚰dc o k r g 呻c i 6 c a 6 0 nf o ff l l l o H = s c e mI I I a t 盯i a l sIJJ c o l o rR e s e a m h 肌d A ”l m h ，1 9

24、 9 4 ，1 9 ( 6 ) ：4 1 3 4 2 5 【3 bR ，o 唧DHQ u 明t 帅e 娲c i 栅。yo fn td y e s 踊dc o l o r n m l c k “E J J o u m d0 fD 帆g l l u au y ，2 0 0 3 ，1 9 ( 3 ) ：4 8 5 l 4 B 佃b 衄Jsn u 删n c e 蚰dK u b d k a M u T l kt h 。m ， J c d 叩 R e 呻删h 蚰dA p p u c “l 帅，1 9 8 6 ，l l ( 3 ) ：2 2 3 一0 5 B cM ，胁k y a I dcJc o 呷眦rm m c h 州i c d o n 南r n 删e n td 弦日b yn 肌h dn e t w o r d s J J s D c 2 0 0 0 ，1 1 6 ( 5 ) ：1 6 3 一 1 6 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark