專利名稱：制備染料混合物以獲得確定的目標(biāo)色的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料配方。
在染色物料工業(yè)中，特別是紡織品，對(duì)于配色的要求變得更加嚴(yán)格，配制必需的染料混合物的工作更加艱苦，耗時(shí)更長(zhǎng)。為了減少配制所需的染料混合物的工作量，其方法已發(fā)展到由目標(biāo)色的測(cè)定，預(yù)測(cè)能夠產(chǎn)生這種顏色的染料混合物。
通常所知的預(yù)測(cè)方法是首先，在可能制造目標(biāo)色的染料中做一個(gè)選擇，然后在給出的基體上，以覆蓋染料通常應(yīng)用的濃度范圍的不同濃度，應(yīng)用每種染料。通常使用至少六種不同的濃度。
在不同濃度下的不同染料樣品的反射率值用一種反射分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量。測(cè)量在通常的可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的不同波長(zhǎng)間隔進(jìn)行。合適的波長(zhǎng)間隔是在400到700納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)20納米的間隔。
每種染料在每一濃度及每一波長(zhǎng)的反射率值通常各自轉(zhuǎn)化成一個(gè)反射率函數(shù)，而且每一反射率值函數(shù)對(duì)應(yīng)于染料濃度之間的關(guān)系已經(jīng)獲得。
對(duì)任意選擇的單一染料混合物的反射率值的評(píng)價(jià)通過(guò)單一染料樣品的反射關(guān)系函數(shù)來(lái)得出。通過(guò)該反射關(guān)系函數(shù)，并為未染色基體的反射率值做余量，可以獲得由任意混合物制備得到的顏色的三色激勵(lì)值，通常為以Commission Intemationale d’Eclairage(CIE)定義的XYZ值的形式。
這些三色激勵(lì)值與通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的給定顏色的三色激勵(lì)值比較，如果這兩套三色激勵(lì)值充分接近，那么由所選的該任意濃度描繪的染料方程被認(rèn)為是提供了匹配。如果這兩套三色激勵(lì)值不足夠接近以給出可接受的匹配，那么則將一種新的具有相同單一染料但是濃度不同的染料混合物用公式表示，并將新的染料混合物的三色激勵(lì)值與目標(biāo)色的三色激勵(lì)值相比。該操作將重復(fù)至匹配結(jié)果令人滿意。
在實(shí)踐中，在反射率值與染料濃度之間給出這些反射率值的通常是非線性關(guān)系。這是因?yàn)椋?dāng)混合物中染料濃度增加，通常會(huì)出現(xiàn)更少的染料轉(zhuǎn)移到基體上而更多的留在染色浴中的趨勢(shì)。這種非線性關(guān)系使通過(guò)修改針對(duì)單一染料濃度關(guān)系的單一染料反射而對(duì)染料混合物進(jìn)行預(yù)測(cè)變得不可靠。
由上面所述的已知方法得到的染料預(yù)測(cè)成功率通常在40-60％，也就是說(shuō)，大約40-60％的預(yù)測(cè)可以制得那些被認(rèn)為與目標(biāo)色匹配令人滿意的染料混合物產(chǎn)品。但是，那些不能提供足夠匹配的預(yù)測(cè)所占的百分比太大，使在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)情況下，必須對(duì)每一個(gè)預(yù)測(cè)混合物進(jìn)行試驗(yàn)染色，而且如果發(fā)現(xiàn)得到了不令人滿意的匹配結(jié)果，如必要應(yīng)多次糾正該實(shí)驗(yàn)染料混合物。
當(dāng)試圖在基于單一染料進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)染料混合物時(shí)，遇到了另一個(gè)嚴(yán)重困難。這是因?yàn)?，一種染料常常會(huì)改變與之混合的其他染料的染色能力，從而無(wú)論對(duì)任意染料的染色特性了解的多么精確，幾乎可以肯定，當(dāng)該染料與其他染料混合時(shí)，不會(huì)和該染料單獨(dú)使用時(shí)表現(xiàn)得非常一致?；w的存在和/或特性的變化，也會(huì)影響染料的習(xí)性，無(wú)論染料是單獨(dú)的還是在混合物中。
在本領(lǐng)域中習(xí)慣的預(yù)測(cè)能夠提供給定目標(biāo)色的染料混合物的方法沒(méi)有考慮各種染料混合在一起時(shí)的相互作用，并且沒(méi)有顯著的方法以提高其預(yù)測(cè)的精確度。
在染色工業(yè)中，如果這種方法將在染料混合物預(yù)測(cè)方面取得更高成功率的話，有這樣的方法是一個(gè)巨大的有利條件，該方法是通過(guò)預(yù)測(cè)，用方程表達(dá)在給定基體上獲得給定顏色的染料混合物。在起始點(diǎn)，染料樣品實(shí)際上在工廠中制備，或者是在實(shí)驗(yàn)室中，由染料混合物在盡可能與工廠條件接近的條件下制造。
本發(fā)明提供一種將該染料混合物公式化的簡(jiǎn)化方法，該方法的成功率不僅高到足以消除對(duì)試驗(yàn)染色的大部分需要，而且能夠日益進(jìn)步。
本發(fā)明包括一種方法，該方法是用來(lái)制備一種在給定基體上制造目標(biāo)色的染料混合物，包括步驟如下a)在多種波長(zhǎng)λii＝1，2，……n下測(cè)量目標(biāo)色λ的反射率值RT(λi)；b)在相同的波長(zhǎng)λi下測(cè)量基體的反射率值RS(λi)；c)由一個(gè)N種染料的數(shù)據(jù)庫(kù)Dn，b＝1，2，……N用相關(guān)常數(shù)gn，kn，形成M種染料的一組濃度cjj＝1，2，……M；
d)用M種染料按計(jì)算所得的濃度制備染料混合物；所述數(shù)據(jù)庫(kù)由以下內(nèi)容匯編得到aa)在不同濃度下用多種染料Dn的混合進(jìn)行染色；bb)在不同的波長(zhǎng)下測(cè)量所述染色的反射率值；cc)定義一個(gè)函數(shù)f(R)；dd)定義一個(gè)包括常數(shù)g和k的f(R)與c之間的關(guān)系，并且ee)對(duì)于每一種染料Dn決定常數(shù)gn和kn，以使f(R)、c、gn、kn的計(jì)算所得值非常接近測(cè)量值。
函數(shù)f(R)可以是稱為Kubelka-Munk變換的算法，其中f(R)=(1-R)22R]]>但是也可使用其他種類的變換，例如Chandrasekhar變換。
在一種染料的反射率的函數(shù)與其各自濃度合并的兩個(gè)常數(shù)之間的關(guān)系可以采用不同形式，一種可能的形式為f(R)=gc1+kc]]>其中g(shù)和k是兩個(gè)常數(shù)。
兩個(gè)常數(shù)g和k的數(shù)值最初可以任意選擇，并在隨后用實(shí)驗(yàn)方法校正。
常數(shù)g可被描述為兩個(gè)值的和，一個(gè)是每一單個(gè)染料通過(guò)基體的攝入對(duì)最初加入染色浴的單個(gè)染料的濃度的比值，另一值是由染料的吸收系數(shù)表示的染料吸光性，染料的吸收系數(shù)可以通過(guò)測(cè)量經(jīng)染色基體每單位染料濃度的被吸收的光的量來(lái)獲得。常數(shù)k表示來(lái)自每一單個(gè)染料通過(guò)基體的攝入與最初加入染色浴的單個(gè)染料的濃度之間的關(guān)系線性的偏差。
考慮基體的反射率和將方程式擴(kuò)展到染料混合物，公式變?yōu)閒(R)-f(RS)=g1c11+k1c1+g2c21+k2c2+g3c31+k3c3+······]]>這里后綴數(shù)字確定各自的構(gòu)成染料。
色彩的三色激勵(lì)值可以方便地是由CIE定義的色彩的XYZ值。
這些被用做三色激勵(lì)值的XYZ值可以通過(guò)以下如CIE定義的關(guān)系來(lái)得到X＝∑REX每一Y＝∑REY所有提到的總和Z＝∑REZ波長(zhǎng)這里E是如CIE定義的所選光源(舉例來(lái)說(shuō)日光或其他光源)的光學(xué)分布及X(紅) 是由CIE定義的Y(綠) 基于觀察者色視覺(jué)的Z(藍(lán)) 對(duì)于紅、綠和藍(lán)光的系數(shù)E、x、y和z的值可在出版的表中獲得。
本發(fā)明的方法還包括用一種信息反饋或interative方法有規(guī)律地更新或校正數(shù)據(jù)庫(kù)中信息的附加步驟，其中適合于在給定染料混合物中每一單個(gè)染料的兩個(gè)常數(shù)更加精確，并做了更新以考慮到在染色技術(shù)方面的變化，及在染料混合物和基體中使用的單個(gè)染料的物理性質(zhì)的變化。當(dāng)越來(lái)越多不同顏色被制造出來(lái)導(dǎo)致樣品數(shù)量增加時(shí)，執(zhí)行附加步驟。得到新染料混合物的反射率值，并且由此通過(guò)前述的方法導(dǎo)出新的常數(shù)。因?yàn)闃悠窋?shù)量更多，常數(shù)變得更加精確。如果所用染料的性質(zhì)，或在染色方法上有所改變，常數(shù)也會(huì)日益更新。最初，在建立數(shù)據(jù)庫(kù)的早期階段，如果一些反射率值已經(jīng)存儲(chǔ)，如前述的聯(lián)合反射率值也可以包括一些已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的反射率值。如果只有很少的新反射率值可用，但是當(dāng)數(shù)量更多的來(lái)自染坊的染料混合物反射率值變得可用，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的最早的反射率值被棄用，并將新的值輸入數(shù)據(jù)庫(kù)以供將來(lái)使用，這種做法是理想的。當(dāng)新的和額外的染料樣品變得可用，這些常數(shù)將輪流被棄用。在那些染料性質(zhì)改變或染色技術(shù)變化的時(shí)候，隨著染料樣品的數(shù)量越來(lái)越多，重復(fù)該程序保證了染料預(yù)報(bào)的方法不僅僅與染色操作的變化同步，而且變得越來(lái)越精確，并給出更好的配色。
為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)在給出一個(gè)本發(fā)明方法的更為詳細(xì)的描述。在隨后的描述中，含有不同的成分染料組合的不同的染料混合物被命名為A、B、C……，并且，每種染料混合物的成分染料的不同濃度編號(hào)為1、2、3……，這樣，例如A1和A2是含有不同濃度的相同成分染料的染料混合物。
通過(guò)制備含有在不同濃度下不同顏色的不同組合1，2，3……的大量染料混合物A、B、C……，使之形成染料組合A1、A2、A3……B1、B2、B3……等等，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)備工作。用這些染料混合物將一片片給定的基體染色，并且，在幾種跨越可見(jiàn)光譜的不同的波長(zhǎng)下，通常是16種，例如間距20納米從較低的400納米波長(zhǎng)到較高的700納米波長(zhǎng)，在這些波長(zhǎng)下測(cè)量每一種樣品的反射率值。上述的反射率值現(xiàn)在轉(zhuǎn)化為反射率函數(shù)f(R)，例如依靠算法f(R)=(1-R)22R]]>。測(cè)量在相同波長(zhǎng)下的未染色基體的反射率值RS，并也用同樣算法轉(zhuǎn)化為反射率函數(shù)f(RS)。所有染料混合物A1、A2、A3……的真實(shí)反射率值對(duì)在每一上述波長(zhǎng)下的每一成分染料的濃度1、2、3……的關(guān)系被用一個(gè)合并了在每一上述波長(zhǎng)下每一成分染料的兩個(gè)常數(shù)g、k的算法表示。該算法可以是先前測(cè)定的，就是f(R)-f(RS)=g1c11+k1c1+g2c21+k2c2+g3c31+k3c3+······(1)]]>這里下標(biāo)1、2、3……表示染料混合物各自的成分染料1、2、3……。
由所有預(yù)先制備的染料混合物的f(R)-f(RS)的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出值，和成分染料的濃度c1、c2、c3……，用迭代法，例如所謂的多面體，解方程(1)，以得到在每一波長(zhǎng)下每一染料的g和k的值。如果是三種染料組成三重染料混合物，且在16種不同波長(zhǎng)下測(cè)量反射率值，在16種波長(zhǎng)中的每一種波長(zhǎng)下，對(duì)于每一種染料混合物將有6個(gè)常數(shù)。(對(duì)于每一種成分染料有兩種)，對(duì)于每一種染料混合物A、B、C……可給出共計(jì)96個(gè)常數(shù)。這些常數(shù)事實(shí)上不受染料濃度的限制。
這些常數(shù)和其各自對(duì)應(yīng)的染料混合物被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供將來(lái)設(shè)計(jì)染料混合物，制造其他顏色時(shí)使用。上述其他顏色的各自的反射率值和染料濃度也會(huì)被存儲(chǔ)起來(lái)。
當(dāng)染坊中制造的顏色范圍加時(shí)，常數(shù)有規(guī)律地變得更加精確和適時(shí)。這是通過(guò)反饋來(lái)自染坊的信息來(lái)做到的。當(dāng)大量色彩由每一種單個(gè)染料的組合A、B、C……制備出來(lái)時(shí)，對(duì)每一種染料混合物A、B、C……獲得的不同的反射率值與相應(yīng)的染料濃度一起被用在上面的算法(1)中，以得到在每一種波長(zhǎng)下的每一種成分染料的新的和適時(shí)的常數(shù)g和k。
在一種給定的基體上發(fā)現(xiàn)一種染料混合物以便與所給目標(biāo)色相匹配，在上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)每一波長(zhǎng)下的目標(biāo)色的反射率值要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得。
目標(biāo)色的三色激勵(lì)值，很方便地在如CIE所定義的XYZ值的項(xiàng)中，可以從已經(jīng)描述如下的表達(dá)式中獲得X＝∑REXY＝∑REYZ＝∑REZ現(xiàn)在，獲得在每一種前述波長(zhǎng)下的所給基體的反射率值(RS)，并轉(zhuǎn)化為一個(gè)反射率函數(shù)，很可能可以制備目標(biāo)色的染料混合物A或B或C或……被選擇，從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找對(duì)于在每一種前述波長(zhǎng)下每一種成分染料的常數(shù)g和k并與任意選擇的成分染料的濃度一起代入表達(dá)式f(R)-f(RS)=g1c11+k1c1+g2c21+k2c2+g3c31+k3c3+······]]>從而得到對(duì)于每一種波長(zhǎng)的f(R)-f(RS)。得到的在每一種波長(zhǎng)下的f(RS)和每一種波長(zhǎng)下的f(R)并用如下表達(dá)式轉(zhuǎn)化為Rf(R)=(1-R)22R]]>從所有波長(zhǎng)下的R值，可以得到被提議的染料混合物的XYZ值，由下式X＝∑REXY＝∑REYZ＝∑REZ比較目標(biāo)色的XYZ值和被提議的染料混合物的XYZ值，如果接近程度令人滿意，則任選的濃度c1、c2、c3可以用于制備所需的染料混合物。如果兩個(gè)XYZ值相差的量不可接受，選擇新的c1、c2、c3值并重復(fù)操作直到獲得好的匹配。
在嘗試原始值后，對(duì)于c1、c2、c3，可以通過(guò)考慮將提議的染料混合物的不可接受的XYZ值改變?yōu)閄±δX、Y±δY和Z±δZ的方法，使其適合目標(biāo)色的XYZ值的方法，得到所需新值的接近的估計(jì)值，這種情況是可能的。用這種權(quán)宜的方法可以計(jì)算c1±δc1、c2±δc2和c3±δc3。這種計(jì)算使用習(xí)知的數(shù)學(xué)原理，無(wú)須在這里詳述。
在70％的例子中，使用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的第一個(gè)常數(shù)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可能得到那些必須制備或與明確的目標(biāo)色相匹配的染料混合物的精確的預(yù)報(bào)。對(duì)于那些已知的成功率在40％到60之間的預(yù)報(bào)染料混合物的方法，這是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)步。而且，應(yīng)用了前述的反饋原則，已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn)，在許多染料混合物匹配所給顏色的生產(chǎn)試驗(yàn)中，可以以極高的精確度進(jìn)行預(yù)測(cè)，在許多例子中達(dá)到了100％。對(duì)于染坊，這意味著大批原料的染色可以安全地開(kāi)始而無(wú)須預(yù)先試驗(yàn)染色或頻繁的檢查。對(duì)于在每一種波長(zhǎng)下的每一種染料，對(duì)于染料與其他染料或染料與基體之間的的相互影響，本方法首先、主要通過(guò)兩個(gè)常數(shù)的使用，留出了充足的余地，而且，反饋操作保證了大范圍染色能夠持續(xù)進(jìn)行，而不論是染料自身發(fā)生變化還是所用的染色技術(shù)發(fā)生變化。
同時(shí)，一種系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的方法可以如所述的那樣應(yīng)用，在實(shí)踐中，當(dāng)在一些商業(yè)染坊中，許多不同的顏色被加工處理超過(guò)恰好相關(guān)短時(shí)間段，系統(tǒng)方法可以結(jié)束，在產(chǎn)品染色、應(yīng)用上，有利于ad hoc測(cè)量完成，如必需，一種關(guān)于顏色的“替代”的系統(tǒng)方法在商業(yè)操作中不好描繪的。
在一些事件中，一旦匯編一個(gè)相當(dāng)適用的數(shù)據(jù)庫(kù)，這里展示的技術(shù)明顯優(yōu)于以前的工藝程序，并且可以應(yīng)用該技術(shù)，用適當(dāng)?shù)闹眯哦阮A(yù)報(bào)一種染料混合物，用適當(dāng)?shù)木_度，例如數(shù)據(jù)主要在一種綠色染色基礎(chǔ)上匯編的棕色染色。
權(quán)利要求
1.一種制造染料混合物以在給定的基體上生成目標(biāo)色的方法，包括如下步驟a)在多種波長(zhǎng)λii＝1，2，……n下測(cè)量目標(biāo)色λ的反射率值RT(λi)；b)在相同的波長(zhǎng)λi下測(cè)量基體的反射率值RS(λi)；c)由一個(gè)N種染料的數(shù)據(jù)庫(kù)Dn，b＝1，2，……N用相關(guān)常數(shù)gn，kn，形成M種染料的一組濃度cjj＝1，2，……M；e)用M種染料按計(jì)算所得的濃度制備染料混合物；所述數(shù)據(jù)庫(kù)由以下內(nèi)容匯編得到aa)在不同濃度下用多種染料Dn的混合進(jìn)行染色；bb)在不同的波長(zhǎng)下測(cè)量所述染色的反射率值；cc)定義一個(gè)函數(shù)f(R)；dd)定義一個(gè)包括常數(shù)g和k的f(R)與c之間的關(guān)系，并且ee)對(duì)于每一種染料Dn決定常數(shù)gn和kn，以使f(R)、c、gn、kn的計(jì)算所得值非常接近測(cè)量值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述函數(shù)f(R)是稱為Kubelka-Munk變換的算法，其中f(R)=(1-R)22R.]]>
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中步驟ee)由迭代方法產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟ee)中的關(guān)系是f(R)=gc1+kc.]]>
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟cc)中的函數(shù)f(R)是 。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟bb)中測(cè)量的所述反射率值R是由CIE定義的所述顏色的XYZ值。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中使用對(duì)于所考慮的染料來(lái)說(shuō)，工業(yè)中常規(guī)的多種染料濃度的組合進(jìn)行染色。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中系統(tǒng)地進(jìn)行試驗(yàn)染色。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中對(duì)于所述系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，濃度以5％為一級(jí)改變。
10.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中以工業(yè)染色工藝進(jìn)行染色。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中進(jìn)行系統(tǒng)染色覆蓋以工業(yè)染色在一段數(shù)據(jù)收集期間內(nèi)沒(méi)有充分覆蓋的顏色。
12.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中由重新執(zhí)行步驟aa)到ee)，添加來(lái)自由步驟a)到e)制備的染料混合物的數(shù)據(jù)修訂數(shù)據(jù)庫(kù)。
全文摘要
一種制造染料混合物以在給定的基體上產(chǎn)生目標(biāo)色的方法，其包括下述步驟a)在多種波長(zhǎng)λii＝1，2，……n下測(cè)量目標(biāo)色λ的反射率值RT(λi)；b)在相同的波長(zhǎng)λ
文檔編號(hào)C09B67/22GK1422306SQ0180798
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月13日
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