第八章纺织材料颜色和光泽测试

第八章纺织材料颜色和光泽测试 • §8－1 概述 *颜色的三属性、三原色原理与三刺激值 • §8－2 CIE表色系统 • §8－3 色差及色差计算 • §8－4 颜色测量与仪器 • §8－5 纺织品光泽测量

§8－1 概述 • 颜色：光作用于人眼而引起的除形象以外的视觉特性。一、颜色分类和性质 1、颜色分类 • 有彩色：黑灰白系列以外的有色调的色 • 无彩色：黑灰白等无色调的色

2、颜色的三属性（又称三要素）： （1）色调（色相）——是指彩色彼此相互区分的特性。能够比较确切地表示出某种颜色的色别名称，如红、黄、绿等。（2）彩度（饱和度）——表示物体表面颜色的浓淡。用以评价光谱纯色在整个色感觉中所占成分比例的视觉特性，大体相当于纯度。（3）明度（亮度）——非发光体表面相对明暗的特性。

二、颜色立体 • 采用立体模型表示颜色 1、色立体和色卡图 • 色立体：以色调为外围，以明度为纵轴，以彩度为穿过中心的直径横轴 • 色卡图：立体模型中的每一部分代表一个特定的颜色，并给予一定的称号。用纸或其他物体，用着色剂制成色卡，按一定顺序排列在一张图上，称为色卡图。

2、孟塞尔色立体（圆柱坐标） • 中央轴——代表无彩色白黑系列中性色的明度等级，称为孟塞尔明度值。理想白色明度值为10，理想黑色为0，分成0～10的11个等级。 • 离开中央轴的水平距离——代表饱和度的变化，称为孟塞尔彩度。中央轴上的中性色彩度为0，离开中央轴愈远则彩度数值愈大。

圆周——圆周100等分，代表10种色调，每一种色调又分成10个等级，称为孟塞尔色相环。圆周——圆周100等分，代表10种色调，每一种色调又分成10个等级，称为孟塞尔色相环。 5种主要色调：红(R)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、紫(P) 5种中间色调：黄红(YR)、绿黄(GY)、蓝绿(BG)、紫蓝(PB)、红紫(RP)

3、孟塞尔色度标注方法 ①有彩色：先写出色调H，再写出明度值V，在斜线后写彩度C：即HV/C ②无彩色：用N表示，在N后写出明度值V，斜线后不写彩度：即NV/ 例如：GY8/12、N5/表示什么 • GY8/12：色调是绿黄中间色，明度值为8，彩度是12 • N5/：明度值等于5的中性灰色

孟塞尔色卡图册：包括两套样品，一套是有光泽样品，一套是无光泽样品。包括1150块颜色样品和32块中性样品，样品尺寸约18mm×21mm孟塞尔色卡图册：包括两套样品，一套是有光泽样品，一套是无光泽样品。包括1150块颜色样品和32块中性样品，样品尺寸约18mm×21mm

三、三原色原理 1、三原色原理：利用三原色以不同比例相混合得到全彩色的原理。 2、颜色方程式：C(C)=R(R)+G(G)+B(B) 式中：(R)、(G)、(B)——代表红、绿、篮三原色； R、G、B——代表红、绿、篮三原色在匹配某一色C(C)时所需的三种原刺激的量或匹配函数。 • 三刺激值：三原色在匹配某一色时所需的三种原刺激的量或匹配函数。

§8－2 CIE表色系统 • CIE：国际照明委员会一、CIE 1931－RGB基础表色系统 • CIE选定的三原色光为：红（R）：λ＝700.0nm；绿（G）：λ＝546.1nm；蓝（B）：λ＝435.8nm • 以三原色原理的色匹配实验为基础——任何一个颜色都能用三个原色适当的相加混合与其匹配，即任何一个颜色刺激都能用线性无关的三个参考刺激适量的代数和来重现。

1、光谱三刺激值曲线 • 根据R、G、B三原色对各个单色光进行匹配，可测得一系列、、光谱三刺激值（取平均值）；三刺激值是波长的函数（称为色匹配函数），可得到光谱三刺激值曲线。 • 这一组函数称为“1931 CIE-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值”，简称“1931 CIE-RGB 系统标准观察者”。

2、色空间：三维立体空间 • 色空间：以三原色R、G、B为坐标轴组成的空间。 • 空间中的一点即代表某一种颜色，称为表色点，该点的坐标轴就是配色系数值。的点为原点，是黑色。 3、色品图：二维平面 • 颜色的色品坐标值：三原色的三刺激值在总量中的相对比例

图8-7：r－g色品图（偏马蹄形） • 马蹄形曲线（也称为光谱轨迹）上的每一点都代表某一波长的单色光，该波长对应的颜色为最纯的颜色。 • 连接马蹄形曲线两端的直线称为紫红轨迹，直线上的每一点代表一个红紫色，一切实色都包含在光谱轨迹和紫红轨迹所包围的马蹄形曲线内。为了使光谱三刺激值和色品坐标不出现负值和计算方便，CIE推荐以RGB系统为基础的CIE-XYZ表色系统。

二、CIE-XYZ表色系统 • 选择理论上的三个原色X、Y、Z。 • 图8-8：色品图；图8-9：光谱三刺激值曲线

三、CIE 1964补充表色系统 • CIE 1931：适用于2°视场的中央视觉观察条件 • CIE 1964：适合10°大视场色度测量

四、HSB颜色系统与潘通配色系统 • 美国潘通公司的PONTONE配色系统（简称PMS），又称潘通色卡。使用15种标准的基本色，配制1900种彩色。纺织印染应用的色卡又分纸版和棉布版两种。 • HSB颜色系统：极坐标三维空间 ①色调H：沿着周向变化，从0°～360°； ②饱和度S：横向变化的分量，原点处为0，圆周边缘为最大值100； ③亮度B：纵向变化的分量，底下是亮度为0的黑色，顶上是亮度100的白色。

潘通色卡：

§8－3 色差及色差计算 一、色差色差：两个颜色在颜色视觉上的差异。从色度学上来说，包括色相差、彩度差、明度差三个方面。对织物来说可分为：（1）原样色差：试样和标样之间的色差。（2）缸差、批差、前后色差：同一色号的染色织物之间的色差。（3）左、中、右色差：织物左、中、右各部位的色差。（4）正、反面色差：（5）匀染度色差：织物中不同纤维所得色泽不一致的现象。由不同纤维间配色不一致造成。色差公式：计算两色之间差异的公式。

二、色差计算公式 1、CIE 1976均匀色空间及其色差公式 ①CIE 1976 L*u*v*色空间（CIE LUV空间） ②CIE 1976 L*a*b*色空间（CIE LAB空间） 2、亨特色差公式：1948年提出，亨特色差ΔEH 3、CIE 1994（ΔL*ΔCab*ΔHab*）色差公式：为了改进CIE LAB颜色空间的不均匀性，色差ΔE94*——国家标准推荐应用于纺织纤维色度评价计算 4、CMC（l:c）色差公式：1995年ISO105-J03提出有关纺织品色差计算公式，是在对CIE 1976 LAB色空间修正的基础上建立起来的，提供ΔECMC值——被推荐用于纺织品色牢度和色差计算以及蓝色羊毛标准分级的色差对照中

思考题 1、颜色的基本特征是什么？孟塞尔色度GY8/12、 N5/表示什么含义？ 2、何为三原色原理和三刺激值？CIE有哪些表色系统？ 3、何为色差？色差计算公式有哪些？

§8－4 颜色测量与仪器 • 颜色的观察和计量：采用CIE推荐的标准照明和观察几何条件、CIE色匹配函数和标准照明体。测量过程就是测试色刺激函数的过程。一、照明和观察条件（一）CIE标准照明体和标准光源 • 标准照明体：由CIE规定射在物体上的一个特定的相对光谱功率分布。 • 标准光源：用以实现照明体的相对光谱功率分布。 1、照明体A：绝对温度为2856K的完全辐射体发射，通常用钨丝白炽灯 2、照明体B、C、E：B代表太阳直射光；C代表晴空平均昼光；E为理想等能光谱。B、C、E可用A光源与滤色器仿得 3、照明体D：典型昼光或重组昼光，如D65、D55、D75

（二）不透明样品的照明和观察条件 • 照明方向/观测方向（与样品表面法线之间的夹角） 1、45°/垂直（缩写为45/0）： 2、垂直/45°（缩写为0/45）： 3、漫射/垂直（缩写为d/0）：积分球漫射 4、垂直/漫射（缩写为0/d）：

二、颜色测量仪器 ①分光光度法： • 测量物体反射的光谱功率分布或物体本身的光度特性，然后再由这些光谱测量数据通过计算的方法求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。测量精度高 ②光电积分法： • 通过把探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE标准观察者光谱三刺激值曲线或某一特定的光谱响应曲线，来对被测量的光谱功率进行积分测量。测量速度快 • 与分光光度法的区别：不是测量某一波长的色刺激，而是在整个测量波长区间内进行一次积分测量。通过积分测量样品的三刺激值，计算出样品的色品坐标

（一）分光光度测色仪器 • 测量过程：（1）测量物体的光度特性；（2）根据CIE标准观察者光谱三刺激值计算颜色的三刺激值XYZ。 • 结构原理：光源发出的光辐射进入单色仪后，单色仪的出射狭缝射出单色辐射。首先把白色标准置以仪器的测量位置得到某一读数，再置样品于同一测量位置也得到一个读数，由这两个读数可得被测颜色样品的光谱辐亮度系数。0/45

（二）光电积分式测色仪器 1、光电积分式色度计：三组滤光片，将色玻璃覆盖在探测器上，把探测器的相对光谱灵敏度修正成CIE推荐的标准色度观察者光谱三刺激值，用这样的三个光探测器接收光刺激时，能用一次积分法测量出样品的三刺激值X、Y、Z 2、色差计：测量物体透射或反射光的三刺激值和色品坐标 • 结构：照明光源、探测器、放大器、数字显示、数据运算等，光探测器X、Y、Z分别安装在球壁的三个测量孔上。0/d

三、荧光色度测量 • 荧光物质特性：能吸收一部分入射的辐射能量，发射出比吸收的入射波长更长的辐射，一些荧光增白剂还显示出光谱选择性。 • 测量方法：图(a)：光源通过单色仪照明样品，然后由光电探测器接收图(b)：光源直接照射样品，从样品表明反射的光经单色仪后，由光电探测器接收。较为合理

利用积分球测量全光谱辐亮度系数：采用氙灯D65模拟器，使样品和标准得到照明，两束光由单色仪先后接收，最后获得测量数据。利用积分球测量全光谱辐亮度系数：采用氙灯D65模拟器，使样品和标准得到照明，两束光由单色仪先后接收，最后获得测量数据。

四、白度测量 （一）目测评定：将被检样品与标样比较（1）评定条件：昼光，北空光线（10:00～15:00），透明试样折叠数层（2）汽巴－嘉基白色标准：以理想白色为100 ①棉布白色标准：18级，白度70～240，每一级相差10个单位——评定纺织品 ②塑料白色标准：12级，白度-20～210， 12块三聚氰胺树脂塑料板（每一块有一无光泽面和一有光泽面），能洗涤——比较塑料、纸张等；校准仪器

（二）仪器测量 • CIE标准照明体D65下对比样品白度公式：白度：式中：Y为样品的三刺激值Y；x、y样品的色品坐标；xn、yn完全漫射体的色品坐标。淡色调（添加着色剂）： • W↑→白度↑ • Tw正值↑→带绿度越大，Tw负的绝对值↑→带红度越大 • 完全漫射体：W＝100，Tw＝0 • 带明显颜色的样品上述公式没有意义。

五、纤维色泽测量 （一）棉花色泽测量 1、目测评定：棉花品级 2、仪器测量（1）色特征级：棉花样品的反射率（Rd）和黄色深度（＋b）测试值在棉花色特征图上的位置所对应的级别。

（2）仪器结构原理： • 由光路部分和电路部分组成，以数字显示或以色特征图显示，45/0方式。 • 气动加压机构1将棉样2压在测试窗3上，光源为两只对称放置的灯泡4，接收器是带有滤色片5的硅光电池6作为传感元件，光电信号经放大7模数转换8后输入微机系统9，由三刺激值Y和Z计算出亨特坐标的Rd和+b。 • 校正板校正仪器（白板、灰板、黄板、棕板、中心板）

（二）羊毛色泽测量 • 用色度计、光谱色度计或分光光度计测试试样的三刺激值，再计算白度和黄度。 • 仪器条件：CIE规定的45/0几何条件，C光源和2°视场（C/2°）或D65光源和10°视场（D65/10°） • 仪器校准：三块校正板，奶黄色、黑色、白色校正板 • 羊毛样筒：定密度样筒、定压力样筒

§8－5 纺织品光泽测量 一、光泽度 • 采用变角光泽计，测定反射光束的变角光度特性。 1、镜面光泽度：以试样表面的影像为条件的反射光束的强度，用n=1.567的玻璃板的强度百分率对照表示。 2、漫射光泽度：不以镜面光泽为条件的反射光束的强度，用氧化镁标准白板的强度百分率对照表示。 3、对比光泽度：以两种不同条件的反射光束的比表示P218 • 光泽强的平板试样：适宜用镜面光泽度和开角对比光泽度； • 纺织纤维制品：二维对比光泽度和三维对比光泽度； • 织物：杰弗里斯对比光泽度

二、测量仪器 • 变角光度计：测量表面反射光的空间几何分布 • 原理：A光源60°角入射光照射在试样上，在60°角和-30°角位置上分别接收其正反射光和漫反射光，测到物体的光强度，用对比光泽度的方法计算两个光强度的比值，表示织物的光泽度。织物光泽度：式中： GS—正反射光光泽度 GR—漫反射光光泽度

思考题 1、试述不透明样品的照明和观察条件。 2、试比较颜色测量的两种方法。 3、纺织品光泽如何测定？指标有哪些？

第八章 纺织材料颜色和光泽测试